폐배터리 산업 현황과 국내 대표업체 비즈니스 모델

 폐배터리 산업의 시장성과 비즈니스모델에 세계적으로 많은 굵직한 회사들이 참여하고 있습니다. 우리나라에서도 이차전지 및 자동차 업체들이 폐배터리 시장에 진입을 꾀하고 있는데요. 오늘은 폐배터리 산업의 비즈니스 모델에 대해 알아보고, 국내 완성차 업체인 현대자동차, 배터리 업체인 LG에너지솔루션과 SK이노베이션의 폐배터리 비즈니스 모델에 대해 알아보겠습니다.

 

[ 목차 ]

 

1. 폐배터리 산업과 비즈니스 모델

1) 폐배터리 산업과 시장성

 폐배터리 산업은 전기차 시장의 성장과 동반되는 잠재력을 가지고 있습니다. 리튬이온배터리의 수요가 많아질수록 폐기해야 하는 양도 많아질 텐데요.

 

 일전에 포스팅드린 것처럼, 리튬이온배터리는 안정성과 환경오염의 문제를 가지고 있기 때문에, 폐기하는데 문제가 많습니다. 그에 따라 자연스럽게 배터리 순환경제에 이목이 집중되고 있고, 완성차 업체와 2차 전지 업체에서는 재활용과 재사용의 비즈니스 모델을 구축하는데 힘을 기울이고 있습니다.

 

 이와 관련된 이야기는 아래 포스팅에 따로 정리가 되어 있으니, 궁금하신분은 참조하세요.

 

전기차 폐배터리 시장의 성장성과 세계적인 추세

 

2) 비즈니스 모델

 

 

 완성차 업체, 2차 전지 제조업체, 폐배터리 전문업체, 화학 업체 등 많은 기업들이 폐배터리 시장에 뛰어들고 있습니다. 업체별로 조금씩 비즈니스 모델이 달라질 수 있지만, 크게 재활용과 재사용으로 나뉘어 있습니다.

 재활용(Recycle)은 폐배터리에서 리튬과 같은 원자재를 추출하여 다시 사용하는 것을 의미합니다. 재사용(Reuse)은 전기차량에 쓰이는 용량이 큰 배터리의 수명이 다한 것을 ESS 저장장치로 다시 사용하여 다른 전기의 수요처에 공급하는 것을 의미합니다.

 원자재의 희소성과 제조비용이 높기 때문에, 폐배터리를 바로 폐기하지 않고 2차, 3차 가치를 창출하는 것은 매우 중요한 사업이 되었습니다.

 

2. 현대차그룹의 비즈니스 모델

 전기차에 진심인 현대차그룹은 폐배터리 시장 역시 적극적입니다. 그룹사인 현대글로비스와 현대모비스를 필두로 배터리 순환경제에 앞장서려고 하는데요. 여러분들도 아시다시피 현대글로비스는 글로벌 물량망을 가지고 있고, 현대모비스는 전 세계적으로 부품공급망을 가지고 있습니다. 크게 3가지 비즈니스 모델이 있습니다. 

 

< 현대차 배터리 순환경제 사이클 - 출처 : 현대차 지속가능경영보고서&nbsp; >

 

1) 폐배터리 기반 ESS 사업

 대표적인 재사용(Reuse) 모델입니다. 현대차는 이미 전기차 폐배터리를 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System) 용도로 재사용하는 실증 사업을 진행하고 있습니다.

 2020년 12월 국내 최초로 산업통상지원부로부터 실증 특례를 승인받아 자사의 울산공장과 실증협력사인 OCI의 공주공장에 각각 2 MWh, 300 kWh급의 ESS를 구축하였습니다. 그리고 2021년 1월부터는 태양광 연계 상업운전을 실시하고 있습니다.

 

 

 울산공장 실증 사이트는 생산차량 임시주차장을 활용한 태양광 발전소를 통해 2 MWh급 전기차 배터리 재사용 에너지저장장치(ESS)에 저장했다가 외부 전력망에 공급하는 방식의 친환경 발전소 형태로 운영됩니다.

 또한, 2022년 4월에는 한국수자원공사와 협력하여 부산에코델스마트시티에 400 kWh급 ESS를 신규 구축하였으며, 향후 P2P기반 전력거래 실증사업에 활용될 예정이라고 합니다.

 

< 현대차 울산공장에 설치된 ESS 저장장치 >

 

 이렇게 현대차는 ESS사업에 대해 현재진행형인 상태이며, 차량사업 이외의 먹거리를 폐배터리에 찾고 있습니다. 향후 엄청난 규모의 폐배터리 시장의 ESS 사업은 그룹사인 글로비스가 총괄할 예정입니다.

 글로비스의 폐배터리 회수시스템과 재사용사업까지의 단일화된 파이프라인을 통해 본격적으로  폐배터리 재사용 사업체제로 전환할 계획이라고 합니다.

 

 현대글로비스의 글로벌 물류망을 통해전 세계 폐차장, 딜러점 등에서 폐배터리를 회수할 계획인데요. 폐배터리 사업의 근간이 되는 "폐배터리 회수"에 있어서 현대글로비스의 경쟁력이 높다고 평가받고 있습니다.

 현대 글로비스는 이미 폐배터리를 안전하게 운반할 수 있는 용기를 개발해 특허까지 취득한 상태입니다. 또한, 국가별로 복잡한 배터리 관련 규제를 충족하는 물류 프로세스를 갖췄다고 합니다.

 

 이러한 부분에 있어서는 국내 경쟁사들보다는 앞서있다고 생각되지만, 미국과 같이 이미 폐배터리 사업을 진행 중인 곳에 비하면 많이 뒤처져 있기 때문에 조금 더 분발하는 모습과 좋은 소식을 접하였으면 좋겠습니다.

 

 2) 폐배터리 기반 A/S용 배터리 재제조 사업

 일반적으로 폐배터리 관련사업을 준비하는 기업들이 재사용과 재활용만으로 구분하는 있는 것과 달리 현대차그룹은 현대모비스를 필두로 "재제조(Remanufacturing)" 사업을 추진하고 있습니다.

 

 이 사업은 수거한 폐배터리 중에서 잔존용량 등의 품질이 최상위인 것들을 분류하여, 새롭게 패키징 하는 방식입니다. 즉, 전기차용 배터리를 수거하여 다시 전기차용 배터리로 사용하는 것으로 전기차 배터리의 수명을 연장하는 것이죠.

 

 폐배터리를 다시 사용하려면 우선 수거를 해야겠죠? 다른 폐배터리 사업과 마찬가지로 여기서도 폐배터리 회수가 가장 중요합니다. 여기서 현대모비스는 국내 및 해외 A/S부품 공급망을 활용하여 폐배터리 수거 체계를 구축하고 있습니다.

 또한 제재조 거점을 글로벌 벨류체인에 맞게 신설하여 수거한 폐배터리를 거점에서 재사용 배터리로 다시 제조를 한다고 합니다. 다시 제조된 배터리는 노후전기차량 및 A/S용 배터리로 사용됩니다.

 

 아직 전기차의 상용화가 이루어진지 얼마 되지 않았기 때문에 본격적으로 전기차 폐배터리가 많이 발생하고 있지는 않습니다. 배터리 수명을 10년으로 놓고 보면, 2025년 정도부터 폐배터리가 본격적으로 많이 발생할 것 같은데요.

 그의 시기에 맞춰 전기차 완성업체와 이차전지 배터리제조업체의 A/S방안 및 배터리 교체 비용 및 서비스 경쟁이 시작될 것 같습니다. 그 서비스 경쟁에 맞춰 폐배터리 재사용 전략 방침도 변화가 있을 것으로 봅니다. 

 

 

 현대모비스는 2010년 LG에너지솔루션과 51대 49로 배터리팩 제조 합작법인인 에이치엘그린파워를 설립하여 운영해 왔었습니다. 2021년에 LG에너지솔루션 측의 지분 49%를 모두 사들여 완전자회사로 삼고 사명도 에이치그린파워로 바꿨죠.

 

 배터리팩 제조 역량이 있기에, 재제조 사업 또한 가능하다는 것이 업계의 분석입니다. 이 제조업의 강점은 별도의 화학적 공정 없이 폐배터리를 패키징만 리모델링하여 다시 전기차배터리로 활용할 수 있다는 점입니다. 공정비용 절감효과가 상당할 것으로 여겨집니다.

 

3) 폐배터리 유가금속 추출 및 재활용 체계 구축

 배터리 순환체계에서 재제조 및 재사용 불가로 판단된 폐배터리는 분해를 해서 리튬, 코발트, 니켈과 같은 값비싸고 희귀한 원소재를 추출하여 재활용(Recyle)하게 됩니다.

 이 분야는 배터리 순환경제사업에서 가장 큰 주목을 받고 있는 분야입니다. SK에코플랜트, 포스코홀딩스, GS건설 및 GS에너지 등 대규모 기업집단뿐만 아니라 고려아연과 영풍 등 비철금속분야 강자, 성일하이텍 등 배터리 재활용 전문기업들도 뛰어들고 있는 사업 분야입니다.

 

 현대자동차의 경우, 아직은 기술 확보에 주력화하고 있는 단계로 본격적 사업화 및 상용화에는 다소 시간이 걸릴 것 같습니다. 다만 사업화 뒤에는 확실한 강점이 있다는 것이 업계의 분석입니다.

 경쟁자가 많은 만큼 원재료인 폐배터리를 확보하는 것부터가 가장 중요한 과제라고 할 수 있는데, 현대차는 기존에 구축해 둔 글로벌 딜러망 및 A/S망을 통해 폐배터리를 대량으로 확보할 수 있습니다. 밸류체인이 이미 어느 정도 완성이 되어있다는 것이죠. 쉽게 말해, 현대모비스의 폐배터리 수거망에서 재제조가 불가능한 것들은 재활용으로 이관하면 되는 것이죠. 

 

 현대기아차의 글로벌 시장점유율이 도요타를 앞서고 글로벌 탑3에 들었다는 소식을 들으셨나요? 완성차가 글로벌 시장에서 마켓을 점유하고 있다는 것은 폐배터리 수거에도 상당한 메리트가 될 것입니다. 이 부분에서 현대차그룹의 폐배터리 사업이 기대가 많이 되는 부분입니다.

 

 

3. LG에너지솔루션의 비즈니스 모델

 삼원계 배터리의 글로벌 강자인 LG에너지솔루션 또한 폐배터리의 성장성에 주목하고 폐배터리 사업을 추진 중에 있습니다.  

 2022년 5월에는 미국 제너럴모터스(GM)와의 합작법인 '얼티엄셀즈(Ultium Cells)'를 통해 미국 최대 배터리 재활용 업체인 '라이-사이클(Li-Cycle)'과 폐배터리 재활용 계약을 맺었습니다. 얼티엄셀즈는 이 계약을 통해 셀 제조 과정에서 발생하는 폐배터리의 코발트, 니켈, 흑연, 구리, 망간 알루미늄 등 다양한 배터리 원재료를 재활용할 예정이라고 합니다.

 

 

 라이사이클은 2016년에 설립되어 현재 북미 최대 배터리 재활용기업으로 성장하였으며, 배터리 핵심 원재료를 추출해 내는 전문적인 기술을 확보하였습니다.

 이 계약으로 LG화학과 LG에너지솔루션은 2023년부터 10년에 걸쳐 니켈 2만 톤을 공급받게 되었습니다. 2만 톤이 감이 잘 안 오실 수 있습니다. 이 양은 고성능 전기차(배터리 용량 80 kWh) 30만 대의 배터리를 제조할 수 있는 양입니다.

 

< LG에너지 술로션 폐배터리 비즈니스 모델 - 출처 : 삼정KPMG >

 

 또한, 국내 충북 오창 공장에 전기차용 충전 ESS 시스템(Reuse 배터리프로젝트)을 구축하여 실증사업을 통해 LG그룹 자체적으로 배터리 재사용의 높은 가치를 증명하고 있습니다.

 실제로 10만 km이상 주행한 전기차 택시에서 나온 배터리를 재사용해 만들어 낸 이 ESS 시스템은 전기료가 저렴한 심야시간대에 ESS를 충전하고, 전기료가 비싼 낮 시간대에 전기차를 충전해 비용을 절감하는 것이죠.

 

4. SK그룹의 비즈니스모델

 SK이노베이션은 2017년부터 폐배터리를 위한 기술개발에 노력을 기울여왔습니다. 리튬이온배터리의 가장 중요한 원자재인 "리튬"을 회수하는 기술인데요. 수명이 다한 리튬이온배터리에서 "수산화리튬"이라는 형태로 리튬을 회수하는 것입니다. 바로 앞서 말씀드렸던 재활용(Recycle) 모델입니다.

 

 아시다시피 "리튬"은 무엇보다 중요한 원자재이며, 한정된 자원으로 가격이 계속 상승 중입니다. SK이노베이션의 기술이 높아질수록 "리튬의 수요"에 대한 부담감이 줄어들 것으로 생각됩니다. 무엇보다 SK이노베이션의 기술로 회수한 수산화리튬은 전기차용 배터리에 사용 가능한 수준의 높은 순도를 가지고 있고, 회수율 역시 업계 최고 수준이라고 합니다.

 배터리 제조회사에서 순도 높은 리튬을 다시 얻는다는 것은 순환경제에 큰 도약을 의미하겠죠? 

 

 

< SK이노베이션 비즈니스 모델 - 출처 : 삼정KPMG >

 

 SK이노베이션은 2021년 12월부터 상업화 가능성 검증을 위한 데모플랜트를 설치하여 현재까지 가동 중에 있습니다. 이를 기반으로 협업사 성일하이텍과 함께 국내에 첫 번째 상업공장을 2025년에 가동하려고 하고 있습니다.

 누구보다 빨리 추진하여 빠른 시장선점을 하려는 의지가 보입니다. 첫 번째 공장을 한국에 건설하고, 향후 미국, 유럽 등 해외 공장 증설을 통해 글로벌 공급망을 구성할 계획입니다.

 

 SK이노베이션 역시 가장 주목해야 할 것은 "폐배터리의 회수"입니다. 폐배터리가 곧 돈이 되기 때문에 남들보다 많이, 그리고 빠르게 회수를 해야 하는 것이 곧 경쟁력이 될 텐데요. 이러한 부분에 있어서 어떤 전략으로 접근할지는 아직 알려진 바가 없습니다.

 폐배터리 회수까지 SK그룹에서 긍정적인 실적이 나오면 SK그룹은 배터리제조 벨류체인에 있어서 엄청난 시너지를 일으킬 것으로 생각됩니다.

 

 

 번외로 SK이노베이션과 협업 중인 성일하이텍은 2022년 7월 기업공개(IPO)에서 투자자들로부터 뜨거운 관심을 받았던 이차전지 폐배터리 재활용 전문기업입니다. 국내에서 유일하게 대규모 습식제련 공장을 통해 리튬이온 배터리 내 코발트, 니켈, 망간, 구리, 탄산리튬 등을 회수하고 있습니다.

 이번 SK이노베이션과 협력을 바탕으로, 최근 배터리 금속 중 수급 불균형으로 인해 가격 상승폭이 가장 큰 리튬을 회수함으로써 추가적인 수익 창출을 노리고 있습니다.

 

 이 외에도 국내 많은 기업들이 폐배터리 시장에 진입하려는 움직임을 보이고 있습니다. 현재 배터리 시장은 다행히도 국내 기업들이 세계적으로 인정받고 시장을 점유하고 있습니다만, 폐배터리 시장은 진입이 늦은 편입니다. 그렇지만 자체 기술력을 높여 리튬이온배터리 제조능력과 연계하여, 폐배터리 시장에서도 높은 점유율로 대한민국의 경제를 견인했으면 하는 바람입니다.

 

 오늘도 부족한 글 읽어주셔서 감사합니다. 좋은 하루 보내세요!

 

 

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