미국 리튬 배터리 재활용 시장 및 기업 동향

 

2028년 시장 규모 2억6508만 달러로 성장 전망

배터리 재활용 기업, 미국 내 사업망 구축 활발히 전개

 

시장동향

글로벌 공급망 위기에 대응하기 위해 폐배터리 사업이 주목받고 있다. 리튬이온 배터리는 의료 기기부터 노트북까지 다양한 용도에서 흔히 사용되고 있으며, 전기차(EV)에서도 점점 더 많이 사용되고 있다. 업계에서는 이러한 광물에 대한 수요가 증가하면서 미국 내 리튬, 코발트, 니켈 및 구리와 같은 EV 배터리 생산에 필요한 중요한 광물을 안전하고 신뢰성 있는 공급망을 구축하기 위해 안간힘을 쓰고 있다.

 

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EV 시장이 성장하면서 EV 배터리 수명이 다한 배터리 재활용에 대한 수요도 증가할 것으로 예상된다. 업계는 향후 전기차가 폐차되는 시점이 오고 미국과 유럽의 정책 입안자들이 전기차 배터리 재활용에 계속 노력하고 있으므로 시장 규모가 더욱 확대될 것으로 예상하고 있다.

 

EV 생태계 조성에 있어서 재활용 분야도 미국 공급망 현지화에 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 다만, 업계에서는 전기차 시장 자체가 아직 초기 단계로 EV 시장이 2013년 본격화했으므로 아직 대다수 EV 배터리가 수명을 다하지 않아 배터리 생산 과정에서 생기는 불량품만 재활용하는 수준이다. 전기차를 한 번 구입해 6~7년을 탄다고 가정하면 2026~2027년은 돼야 의미있는 정도의 폐배터리가 발생할 것으로 보고 있다.

 

 

한편, 전문 시장조사기관인 Fortune Business Insights에 따르면 북미 리튬이온 배터리 재활용 시장은 2021년 7800만 달러에서 연평균성장률(CAGR) 19.1%로 증가해 2028년에는 2억6508만 달러로 성장할 것으로 예측된다.

 

 

SNE리서치는 2025년부터 폐배터리 재활용 시장이 급성장할 것이라고 예측했다. 향후 승용차에서 폐배터리가 쏟아지면 선점 업체들이 경쟁력을 갖게 되므로 완성차 업계와 배터리 업계가 일찍이 시장 개화에 대비해야 하는 시점이다. 한편, 미국의 아르곤국립연구소의 연구 결과에 의하면 향후 10년 이내 수명이 다한 리튬 기반 배터리가 전기차에서 매년 200만 톤 이상 폐기될 것으로 예상된다. 이에 미국의 관련 업계에서는 앞으로 폐기되는 배터리에 포함된 원료의 잠재적 가치에 주목하고 폐기되는 배터리에서 전극 물질을 회수하고 화학적으로 처리해서 다시 배터리 제조에 활용하는 재활용 산업이 유망한 것으로 보고 있다.

 

7년 뒤 60조원 규모로 확대되는 전기차 폐배터리 재활용 시장 1300 recycled electric vehicle batteries used f

 

기업 동향

현재 미국의 대표적인 배터리 재활용 업체로는 테슬라의 공동 창업자 JB 스트라우벨이 CEO로 있는 Redwood Materials와 캐나다에 본사를 둔 Li-Cycle이 있다. 두 회사 모두 주요 자동차 제조업체, 광산업체, 배터리 제조업체에서 버려지거나 결함이 있는 폐배터리를 재활용한다. Redwood Materials는 포드, 폴크스바겐, 리사이클은 제너럴모터스, 글렌코어 등과 협업하고 있다.

 

2017년 스트라우벨이 창업한 설립된 Redwood Materials는 재활용된 배터리로부터 원재료(리튬, 코발트, 니켈 등)를 뽑아내 리튬 이온 셀 제조 업체에 공급하는 이른바 순환 공급망 기업이다. 재활용 수거, 저장, 재료별 재활용, 수중 금속 정제, 배터리 부품 재제조 등의 작업을 하고 있다. 현재 미국 내 전기차 배터리 공장 설립에 주력하고 있다. 네바다주 공장과 함께 미 사우스캐롤라이나주에 배터리 재활용 공장을 건설 중이다. 두 공장 초기 건설비용에만 각각 35억 달러(약 4조5500억 원)가 투입됐으며 두 공장 모두 재생에너지로만 운영되는 것을 목표로 한다. 오는 2025년까지 연 100기가와트시(GWh) 규모의 전기차 배터리를 만들 수 있는 소재를 생산할 계획이며 2030년에 연 500GWh까지 늘릴 계획이다.

 

북미 최대 용량의 리튬이온 배터리 재활용 회사인 Li-Cycle은 북미 최초의 상업용 하이드로메탈 배터리 자원 회수 시설이자 배터리급 재활용 탄산리튬 첫 생산지를 뉴욕주 로체스터에 허브를 구축했다. 해당 허브시설은 블랙 매스를 리튬, 니켈, 코발트, 망간으로 분리할 수 있는 후처리공정 담당 공장이다. 최근 빠르게 증가하는 배터리 수요 때문에 입력처리 용량도 상향 조정했다. 해당 허브의 입력처리 용량을 당초 연간 2만5000톤에서 3만5000톤으로 40% 증가했다.

 

이 밖에도 네바다주 리노에 본사를 둔 American Battery Technology Company는 네바다주 Fernly에 리튬 이온 배터리 재활용 공장이 시범 운영을 시작했으며, 미국 에너지부의 보조금을 받으면서 차세대 고급 재활용 기술 시연 및 처리 과정 통합을 가속화할 수 있는 역량도 보유했다. 2027년까지 현재 시범 운영 중인 공장을 비롯해 3개의 추가 공장에서 배터리 재활용 처리 용량을 연간 32만 톤까지 늘릴 계획이다.

 

 

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한편, 배터리 재활용 기업인 Aqua Metals는 2023년 초 네바다주 타호-리노 지역에 폐배터리 재활용 파일럿 공장 건설 계획을 발표했다. 연간 75톤의 블랙매스(중간가공품) 처리 시설을 짓기로 하고 8개월 만에 설계부터 가동까지 완료했다. 니켈과 구리, 코발트, 수산화리튬 등 배터리 원재료를 추출해 잠재·기존 고객사에 샘플을 공급하고 있다. 파일럿 공장 가동과 함께 2024년 초 시운전을 목표로 대규모 생산시설 건설도 추진하고 있다. 신공장은 5에이커(약 2만 ㎡) 규모로 연간 3000톤의 블랙매스를 처리할 것으로 예상된다.

 

 

미국 폐배터리 리사이클링 혁신기업 Ascend Elements는 당초 유럽에 공장을 건설할 계획이었지만 IRA에 따른 모빌리티 생태계 관련 정부 지원 프로그램 총 28억 달러 중 가장 큰 규모인 4억8000만 달러 지원 업체로 선정되며 미국 대표 폐배터리 리사이클링 기업으로 성장하고 있다. 또한, 북미 최대 규모의 폐배터리 재활용 공장을 조지아주에 건립해 2022년 4분기부터 가동하기 시작했고 현재 켄터키주에서는 재활용부터 전구체/양극재 완성품 생산까지 일괄적으로 가능한 두 번째 공장도 내년 완공을 목표로 건설 중이다.

 

전기차 제조사도 폐배터리의 성장 가능성과 친환경성을 높이 평가하고 관련 산업에 선제적으로 진출하는 모습을 보인다. 테슬라의 경우 원자재의 92%를 회수하는 시스템을 구축해 2021년 기준 니켈 1300톤, 구리 400톤, 코발트 80톤을 재활용한 것으로 알려졌다. 현대차는 전기차 폐배터리를 ESS용으로 재사용하는 사업을 진행 중이다. 현대글로비스를 통해 전 세계 폐차장과 딜러로부터 폐배터리를 회수, 운반하기 위한 네트워크와 시스템을 구축하고 있다.

 

밸류체인

배터리 산업의 밸류체인은 크게 업스트림, 미드스트림, 다운스트림 및 폐기 단계로 이루어진다. 업스트림은 리튬, 니켈, 코발트 등 배터리 제조에 필요한 핵심 원자재를 확보하는 단계다. 미드스트림은 크게 원자재 제련(세정 및 정제), 핵심소재 및 셀 제조로 구분된다. 제조된 배터리 셀을 모듈화, 패킹(Packing)하는 작업은 다운스트림 단계로 구분된다. 수명이 다한 배터리의 경우 배터리 산업 밸류체인의 마지막인 폐기 단계에서 배터리 셀을 재제조해 기존과는 다른 목적으로 재사용(Re-use)되거나 희유금속을 추출하기 위한 재활용(Re-cycle) 작업을 거치게 된다.

 

 

폐배터리를 기존 용도가 아닌 다른 용도로 재사용하거나 폐배터리 내 금속을 추출해 신규 배터리 제조에 활용하면서 배터리 산업 밸류체인은 생산부터 소비, 폐기에 이르기까지의 선순환 체계가 구축되고 있다. 재사용은 주로 전기차용 중·대형배터리를 수거해 배터리의 잔존 수명 및 안전성 검사 등의 과정을 통해 일정 등급 이상의 폐배터리를 선별해 ESS, UPS(무정전전원장치) 등의 용도로 다시 사용하는 것을 의미한다.

 

업계 관심은 재활용이다. 재사용이 불가능한 폐배터리는 분해, 용해 등의 공정을 통해 코발트, 니켈과 같이 배터리에 쓰이는 원재료 추출이 가능하다. 이를 다시 양극재 생산 단계에 투입해 새로운 배터리를 만드는 데 재활용되고 있다.

 

관련 규정

미국과 캘리포니아는 폐배터리와 관련된 활동을 규제하고는 있지만 폐배터리에 대한 전체적이고 중요한 정책은 미비한 상황이다. 캘리포니아 환경보호청이 2022년 3월에 발표한 '리튬 이온 전기차 배터리 재활용 자문회 최종보고서'에 따르면, 미국은 수명주기가 다한 폐배터리를 대상으로 하는 정책 및 관련 규정의 범위와 복잡성에서 중국과 EU보다는 뒤처져 있는 것으로 평가하고 있다.

 

리튬 이온 배터리의 재활용은 유해 폐기물 처리로 간주되므로 유해 폐기물 처리와 관련된 규정이 적용되지만, 리튬 이온 배터리의 운송 및 보관은 범용 폐기물 법에 따라 처리된다. 유해 폐기물 처리, 보관 및 폐기 시설에 대한 표준은 40 CFR Part 264, 265, 266, 268, 270 및 124에서 정하고 있으며 해당 규정들은 시설의 허가 및 부지 지정과 배출 및 폐기물 처리 요구 사항을 다루고 있다.

 

 

RCRA(Resource Conservation and Recovery Act, 리소스 보전과 재활용법) section 3010은 규제 대상인 폐기물을 생성, 운송 또는 재활용하는 모든 사람이 미국 환경보호청에 통지하고 운영 허가를 받을 것을 요구한다. 폐배터리를 수출하는 기업은 40 CFR §262에 명시된 ‘범용 폐기물에 대한 RCRA 수출 요건’을 준수해야 한다. 여기에는 계약, 의향 통지, 수령 국가 및 통과 국가의 서면 동의, 수령 확인을 포함한 다양한 형태의 문서가 수반된다.

 

시사점

미국에서 배터리 재활용 산업이 주목받으면서 한국의 배터리 재활용 기업에도 현지 시장 진출 기회가 있을 것으로 보인다. 배터리 재활용 분야는 성장 가능성이 높고 안정적 공급망 확보에 최적인 요소로 인식되는 가운데 배터리 재활용 기업들은 미국 내 사업망 구축을 활발히 전개하고 있다. IRA에 따르면 2023년부터 전기차 보조금을 받으려면 리튬을 비롯한 전기차 배터리의 핵심 자재를 미국 또는 미국과 자유무역협정(FTA)을 맺은 국가에서 공급받아야 하는데 폐배터리를 수거해 미국 현지에서 광물을 추출해 재활용하면 보조금을 받을 수 있는 요건이 충족되기 때문이다. 구형 전기차 모델 차량의 수명이 다해가는 시점을 미리 대비하고 제대로 된 배터리 재활용 인프라를 마련하려는 노력이 필요한 시점이다.

 

한편, 업계에서는 폐배터리 재활용 시장에 대한 기대감은 높지만 아직 극복해야 할 난제가 많다는 지적이 있다. 현재 배출되는 전기차 배터리양이 많지 않다 보니 대다수 폐배터리 재활용 기업들은 배터리·양극재 공정 중 나오는 스크랩(Scrap)에서 원료를 추출하는 정도에 그치고 있다. 무엇보다 폐배터리 파·분쇄 과정에서 전해액이 누출되면 화재나 폭발로 이어질 수 있어 예방하는 방안에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 폐배터리 추출 작업이 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등 양극재 원료에 집중돼 있어 부가가치가 낮은 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등은 폐기되기에 이에 대한 해결책도 핵심 과제로 대두하고 있다. 그렇기에 국내기업은 해당 과제에 대한 사전 대비를 한다면, 수출 및 현지 진출 시 상대적으로 높은 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

자료: Fortune Business Insights, 삼정KPMG 경제연구원 등 KOTRA 시카고 무역관 자료 종합

트렌드 미국 시카고무역관 이준섭 2024-01-08 출처 : KOTRA

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