‘아이언맨’이 나오는 영화를 보면 엄청난 힘을 낼 수 있는 특수 장치로 가슴팍에 붙어 있는 ‘아크 반응로’라는 물건이 등장한다. 그런 아크 반응로가 혹시 현실에도 있을까? 한국의 충청남도 해안 지역에는 ‘전기로’라고 하는 시설이 있는데, 이것이 막대한 양의 전기를 이용해 철을 녹이는 역할을 하는 아크 반응로다. 영화 속 아크 반응로보다는 훨씬 더 커 집채만 한데, 실제로 한국 제철소에서 가동하는 모습을 영상으로 보면 오히려 영화 장면보다 훨씬 더 화려하고 거창해 보인다.

이 전기로의 기본 기능은 고철을 녹여서 새로운 철을 만드는 것이다. 고철이 아닌 철광석을 용광로에서 녹여 철을 뽑아내려면 현재의 기술로는 이산화탄소가 많이 배출될 수밖에 없는데, 전기로는 고철을 재활용하는 것이니 자원을 아껴 쓴다는 장점은 물론, 전기를 이용해 작동되므로 사용되는 전기만 태양광이나 풍력으로 만들어 쓰면 이산화탄소 배출을 확 줄일 수 있다. 한국은 쇳덩어리로 된 자동차나 배를 만드는 산업이 크게 발달해 철을 많이 쓰는 만큼, 철 제품을 재활용하는 기술을 발전시키는 것도 어울리는 일이다.

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전기차 폐배터리, 올바른 처리가 필요한 이유는?

그러면 전기로에 원료로 들어가는 고철 덩어리를 구하려면 어떻게 해야 할까? 쉽게 떠올릴 수 있는 것을 꼽아 보자면, 폐차장에 버린 차들을 모아 커다란 기계로 납작하게 꾹 눌러서 쌓아 놓으면 된다. 그런데 그냥 차를 내던져 놓고 꾹 누르면 준비 완료라는 단순한 방식은 미래에는 점점 더 쓰기 어려워질 것이다. 앞으로는 자동차 중 전기차의 비중이 늘어날 것이기 때문이다.

지금 전기차에서 사용하는 배터리의 대부분은 리튬 이온 배터리다. 리튬 이온 배터리를 함부로 부수거나 구멍을 뚫는 것은 결코 해서는 안 되는 위험한 짓이다. 그러다 보면 불이 붙을 가능성이 높아진다. 요즘 비행기를 타 보았다면 비행기에서 좌석 사이의 틈에 배터리가 빠지면 바로 승무원에게 말하라는 안내 영상을 본 적이 있을 것이다. 배터리가 틈새에서 눌려 혹시라도 부서지면 만에 하나 불이 붙을 가능성이 생기니 그런 가능성조차 없애기 위해 빨리 빼내려는 것이다.

리튬 이온 배터리도 안전 기준을 지켜 만드는 제품인 만큼, 제대로 품질 관리를 하는 회사의 정상 제품은 일상적으로 사용하면서 특별히 위험할 것은 없다. 그렇지만 사람들이 별 관심 갖지 않는 쓰레기가 되어 버려진 후에는 다른 이야기다. 버린 차라고 해서 전기차 속에 리튬 이온 배터리가 들어가 있는 것을 신경 쓰지 않고 그냥 폐차장에서 기계로 꾹 눌러 버린다면 화재의 위험이 생긴다.

혹시 반대로 아예 통째로 자동차를 태워 버리면 어떨까? 어지간한 쓰레기는 소각장 불구덩이 속에 넣어서 태워서 처리하는 방법을 많이 쓰기도 한다. 어차피 소각장은 불구덩이로 만들어 놓은 곳이니 그곳에 리튬 이온 배터리를 넣어서 말 그대로 지지고 볶으면 쓰레기를 처리할 수 있지 않을까?

그러나 그것도 좋은 생각은 아니다. 리튬 이온 배터리에는 리튬 이외에도 흔히 코발트, 니켈 등의 물질이 같이 들어 있는데, 공정시험기준이라고 해서 한국에서 법령으로 정해 둔 오염물질을 측정하는 방안을 보면 이와 같은 물질도 포함되어 있기 때문이다. 배터리 속의 이런 물질들이 엄청나게 해로운 물질이라고 볼 수는 없지만, 그래도 사람들이 오염에 대해 신경 쓰는 대상이라는 뜻이다. 만약 오염을 일으킬 가능성이 있는 물질이 연기로 변해 세상에 흩어져 버리면 오히려 다루기는 더 어려워진다.

눌러도 안 되고 태워도 안 된다고 해서 그냥 아무렇게나 쓰레기 더미 속에 리튬 이온 배터리를 내던져 놓고 묻어 두면 그것도 골치 아픈 일이다. 언제 부서져서 문제를 일으킬지, 빗물 따위와 반응하면서 어떤 다른 오염 물질을 만들어낼지 예상하기가 어렵기 때문이다.

그렇기 때문에 앞으로 전기차가 늘어나면, 폐배터리를 따로 잘 모으고 전문적으로 폐배터리를 다룰 수 있는 곳에서 관리해 정확하게 버리는 일이 중요해질 수밖에 없다. 대충 태우거나 묻어 둔다고 해서 그냥 남김없이 사라져 버리는 물질이 아니기에 처리 기술을 갖춘 업체가 폐배터리를 받아 가야 하는 것이다.

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폐배터리는 어떻게 회수되고, 비용은 얼마나 들까?

그러면 폐배터리 처리 업체에다가 더 이상 못 쓰는 배터리를 버려 달라고 넘길 때 돈을 얼마나 주고 넘겨야 할까? 한국인이라면 쓰레기를 버릴 때 종량제 봉투에 넣어서 버리는 데 친숙할 것이다. 덩치가 큰 쓰레기라면 구청 같은 곳에 돈을 내고 스티커를 받아와서 붙이고 버려야 할 때도 있다. 자동차에 들어가는 배터리라면 크기도 꽤 클 텐데, 이 배터리를 버린다면 돈을 얼마나 내야 할까? 몇천 원, 몇만 원 정도는 내야 할까? 그보다도 더 비쌀까?

의외로 폐배터리를 업체에 넘길 때 드는 비용은 음수다. 그러니까 마이너스라는 이야기다. 무슨 뜻이냐면 일반 쓰레기를 버릴 때는 돈을 내고 종량제 봉투를 사서 버려야 하지만, 전기차 폐배터리를 처리 업체에 넘길 때는 오히려 돈을 받으면서 버릴 수 있다는 말이다. 폐배터리 시세는 배터리 종류나 차종에 따라 다르고 시시각각 시세가 오르내리기도 하지만, 대체로 요즘 어지간한 자동차의 폐배터리는 잘만 빼내서 넘기면 적으면 몇십만 원, 많으면 몇백만 원 정도의 돈을 받을 수가 있다. 말 그대로 쓰레기가 돈이 되는 것이 배터리의 세계다.

이런 일이 가능한 이유는 폐배터리를 재활용해서 자원으로 쓸 수 있기 때문이다. 폐지를 모아서 폐지 처리 업체에 넘기면 재활용해서 판매할 수 있는 제품을 만들 수 있으니 약간의 폐지 값을 주는 것과 같은 이치다. 그런데 종이는 나무만 있으면 만들 수 있기에 폐지의 가치를 그렇게까지 높게 치지는 않는다. 그러나 리튬 이온 배터리는 제조를 위해 각종 다양한 광물과 그 광물들을 가공한 재료가 필요하기에 훨씬 더 비싼 가격으로 값을 매긴다.

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폐배터리 재활용 산업이 발전할 수밖에 없는 이유

그나마 중국 업체들이 강점을 갖고 있는 인산철 계통의 물질을 원료로 사용한 리튬 이온 배터리의 경우에는 재료비가 비교적 싸게 먹힌다. 그러나 한국 업체들이 예전부터 잘 만들어 오던 ‘삼원계 배터리’ 혹은 ‘NCM 배터리’라는 별명으로 부르던 방식으로 리튬 이온 배터리를 만들면 재료비는 더욱 높아진다.

NCM 배터리는 성능이 좋은 리튬 이온 배터리를 만들 수 있다는 장점 때문에 인기가 있다. 하지만 동시에 그 만큼 가격은 비싸다. NCM 배터리에서 NCM이라는 약어는 니켈(Nickel), 코발트(Cobalt), 망간(Manganese)이라는 원료의 영어 단어 앞 글자를 딴 것이다. 한국의 배터리 제조사에 공급되는 니켈 중 다수는 남태평양의 누벨칼레도니라는 곳에서 건너온 것이고, 코발트 중 다수는 아프리카 중부의 콩고민주공화국에서 채굴되어 건너온 것이며, 망간 중 다수는 오세아니아의 호주 등지에서 생산된다. 한국의 배터리 산업은 그야말로 태평양을 건너, 인도양을 건너, 대서양을 건너 머나먼 곳에서 수입해서 이 나라 저 나라를 거쳐 와야만 하는 재료로 한국 배터리 산업은 유지되고 있다. 하물며 리튬 이온 배터리의 핵심 재료인 리튬 역시 하필 지구에서 한국과 가장 먼 곳에 있는 남아메리카의 볼리비아, 칠레 등지에서 많이 생산된다. 그러니 그런 재료들을 대양을 건너 지구 반대편에서 수입해 올 필요 없이 재활용을 통해 쓰레기 속에서 뽑아낼 수 있다면 그 가치는 높을 수밖에 없다.

이것이 폐배터리 재활용 산업이 전기차 산업과 함께 발전해야 하는 가장 밑바탕이 되는 이유다. 관련 업계에서는 리튬 이온 배터리를 갈아서 만든 가루를 검은색이라고 해서 보통 ‘블랙 파우더(혹은 블랙 매스)’라고 부르는데, 블랙 파우더는 배터리 재료를 만드는 사람 입장에서 보면 마치 석유 같은 물질이다. 석유를 정제해서 휘발유도 만들어 내고 경유도 만들어 내고 아스팔트도 만들어 내듯이, 배터리 블랙 파우더를 화학 공장에서 여러 차례 가공하면 그 안에서 다시 배터리 재료 물질들을 추출할 수 있다. 그런 소중한 재료가 유전이 아니라 폐차장에서 나오게 되는 것이다.

더군다나 전기차의 리튬 이온 배터리는 자동차라는 제품의 특성 덕분에 더 쉽고 더 간편하게 재활용을 할 수 있는 방법을 하나 더 갖고 있다. 전기차의 리튬 이온 배터리는 버릴 때가 되어 버린다고는 하지만, 정말로 전혀 전기가 충전되지 않는 상태까지 성능이 떨어진 상태가 되는 경우는 많지 않다. 운이 좋으면 원래 성능의 절반 정도 성능은 남아 있을 때도 있다. 그렇지만 원래 한 번 충전해서 400㎞는 갈 수 있었던 자동차가 배터리 성능이 떨어져 200㎞밖에 못 가게 되면 자동차를 사용하는 사람이 원래 쓰려고 하던 용도로 쓸 수는 없다. 그렇기 때문에 그 배터리는 버려진다.

이렇게 버려진 전기차 배터리를 거의 그대로 다른 용도로 써도 성능이 떨어질 뿐이지 작동은 된다. 자동차처럼 돌아다녀야 하는 제품을 위한 배터리가 아니라 한 자리에 부피를 많이 차지하면서 쌓아 두는 배터리를 써야 하는 곳이라면, 설령 반밖에 안 되는 성능의 배터리라고 하더라도 쓸모는 많다. 반값보다 훨씬 싸게 사서 그냥 두 개 쌓아 놓으면 오히려 경제적이다. 굳이 복잡한 방식으로 배터리 속 물질을 뽑아내는 어려운 방식의 재활용을 하지 않아도 다른 용도로 쓰일 수 있다는 뜻이다.

태양광이나 풍력을 이용한 전기를 많이 쓰는 곳이 있다고 생각해 보자. 이런 지역에서는 햇빛이 안 드는 밤이나 바람이 안 불 때 전기를 쓰기 위해, 평소에 항상 커다란 배터리에 전기를 저장해 둔다는 구상이 인기가 있다. 여기에 들어가는 대형 배터리를 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)라고 하는데, ESS와 같이 그냥 건물 옆에 쌓아 두고 쓰는 배터리라면 성능이 떨어진 전기차 배터리를 여럿 가져다 두고 연결해서 써도 기능에는 별 문제가 없다. 이런 식으로 전기차 배터리를 재활용하는 방식을 아예 재사용(reuse)이라고 따로 구분해서 부르기도 한다.

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폐배터리, 효과적으로 회수해 재활용할 수 있는 제도 마련 필요

이처럼 여러 가지로 활용될 가능성이 있는 만큼, 전기차 폐배터리 재활용은 최근 몇 년 사이 무척 많은 관심을 받고 있다. 한국 배터리 업계 입장에서는 적극적인 투자가 필요한 분야이기도 하다. 우리나라는 중국과 함께 세계 정상권에서 배터리 기술을 경쟁하고 있기에 따지고 보면 다양한 배터리 관련 기술 업체들이 많은 편이다. 매일 뉴스를 보면 주식 시장에서 ‘배터리 주’라는 영역이 따로 구분되어 경제 기사에서 관심을 끌고 있는데, 경제 기사에 ‘배터리 주’라는 말이 나오는 나라가 세계의 선진국 중에도 결코 많지는 않다. 이런 나라에서 배터리의 마지막을 책임지는 재활용 기술을 발전시키는 것은 당연하다.

또한 한국 배터리 산업의 공급망이 재활용을 하면 할수록 더 이익이 되는 형태라는 점도 큰 장점이다. 예를 들어 중국이나 미국 같은 나라는 자기 나라에서 배터리 재료에 해당하는 지하자원이 많이 생산되므로 재활용이 잘되지 않아도 새 배터리가 많이 팔리면 배터리 제조에 쓰이는 재료를 판매해 이익을 얻을 수 있다. 그에 비해 어차피 지하자원이 없는 우리나라와 같은 국가에서는 배터리를 재활용하면 재료 수입량을 줄일 수 있고, 그만큼 재활용 기술을 가진 우리 기업이 대신 돈을 벌 수 있다. 특히 우리나라가 더 우수한 기술을 많이 갖고 있는 NCM 배터리의 재료는 가격이 높기 때문에 재활용 기술을 조금만 발전시켜도 경제성이 있어, 재활용에 유리한 측면이 있다.

아쉽게도 세계 여러 지역 중에서 배터리 재활용에서 특히 앞서 나가고 있는 곳은 유럽이다. 대체로 유럽 기업들은 전기차 생산 기술에서는 미국 업체에 뒤지고 배터리 생산 기술에서는 아시아 업체들에 뒤지는 문제를 안고 있어, 다른 사업 기회를 만들 필요가 있었다. 이에 유럽은 2010년대부터 유럽 전체 차원에서 배터리 규제를 시행에 오면서 배터리를 수거하고 재활용하는 의무를 강화해 왔다. 그런 규제로 기업 활동을 방해하려는 것이 아니라 유럽 내에서 사업 기회를 만들려는 것으로, 실제로도 이익을 보고 있다. 설령 미국에서 전기차를 잘 만들고, 중국에서 배터리를 잘 만든다고 해도 재활용을 하지 않으면 소용이 없도록 해 놓은 것이 유럽 제도다. 그렇게 해서 재활용에 강한 유럽 기업들이 기회를 얻을 수 있도록 조건을 갖추어 준 셈이다.

자연히 근래에는 세계의 주요 배터리 기술 기업, 재활용 기술 기업들이 유럽에서 사업을 확대하고 있다. 당연히 우리나라 기업이 적극적으로 유럽에 먼저 진출한 사례도 있다. 앞으로 재생에너지가 더 많이 보급되고 전기차가 급속히 늘어나는 날이 온다면, 그때 리튬 이온 배터리 생산 기술로 세계 시장을 차지하기 위해 꼭 필요한 결정적인 최후의 기술은 바로 재활용이다. 그런 만큼, 정부와 기업이 같이 손발을 맞춰 필요한 기술을 효과적인 제도 속에서 만들어 낼 수 있는 나라가 결국 새로운 에너지 세상을 지배하는 배터리 제국이 될 것이다.