"핵심은 블랙 매스를 만들어내는 양극재다. 리튬인산철(LFP) 배터리 양극재는 리튬도 2~3%만 포함돼 있고, 그 외 철을 비롯한 성분들은 금속으로서의 가치가 별로 없다. 삼원계 배터리와 다른 점이 이 부분이다."
엄남일 국립환경과학원 연구관은 23일 '배터리 순환이용 전문가 토론회(포럼)'에서 'LFP 배터리 재활용 가치평가 추진현황'을 주제로 발표를 맡아 이같이 언급했다.
현재 폐배터리 재활용 업계에서 활발히 쓰이는 삼원계 배터리는 양극재에 리튬과 니켈, 코발트, 망간 등 가치가 높은 금속이 포함돼 있다. 이에 착안해 다 쓴 배터리 속 양극재를 분쇄, 파쇄해 '블랙 매스'로 가공한 뒤 이 금속들을 추출해내는 순환 체계가 형성돼 있다.
반면 양극재에 고가치 금속이 포함돼 있지 않은 LFP 배터리는 이 방식을 차용해선 경제성을 확보하기 어렵다는 것이다.
국립환경과학원은 정부 방침에 따라 LFP 배터리 재활용 경제성 평가 연구를 추진하고 있다. 가격과 안정성 등 강점에 힘입어 LFP 배터리를 탑재한 전기차 보급이 확대되고 있기 때문이다. 배터리 기업들도 올해 하반기 이후로 LFP 생산에 나선다. 이에 환경부는 지난달 '배터리 순환이용 활성화 방안'을 발표하고 LFP 배터리 재활용 체계 구축을 준비하겠다고 밝혔다.
정부 차원에서 LFP 배터리 재활용 경제성 평가를 추진하는 것은, 업계 차원에서 해답을 찾지 못했기 때문이기도 하다.
엄남일 연구관은 LFP 배터리에 함유된 금속 가치를 삼원계인 니켈코발트망간(NCM) 배터리와 단순 비교 시 30% 가량 격차가 난다고 설명했다. 현재 전기차 수요 정체로 광물 가격이 급락해 삼원계 배터리 재활용 사업도 수익성이 크게 악화된 가운데, 가치가 더 낮은 LFP 배터리로 재활용 사업을 검토하기엔 제약이 크다.
과학원은 LFP 배터리팩을 토대로 재활용 처리 시 발생하는 가치와 비용을 분석했다. 아직 경제성 평가가 결론 단계에 다다르지 않아 자체 가치 평가 내용을 상세히 공개하진 않았다. 다만 양극재를 제외한 소재들에선 삼원계 배터리와 큰 차이가 없는 수준에서 재활용 가치가 추산됐고, 양극재를 블랙매스화 하는 과정에서 편차가 크게 났다고 소개했다.
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엄 연구원은 "블랙매스 가공에 따르는 열 처리, 파쇄, 분쇄 그리고 부산물인 염폐수 처리에 따르는 비용을 고려하면, LFP 양극재를 똑같이 블랙 매스로 만들어 처리하는 방법이 적절한지 생각해봐야 한다"며 "소재별로 분리해 전부 처리하는 일반적인 방식보다, 전해액 등 특정 소재만 교체하거나 양극재를 재제조하는 등 직접재활용 방식이 더 나을 수도 있다"고 설명했다.
이런 점을 고려하면 차후 LFP 배터리 재활용 체계를 구축하는 과정에서 현 방식과 다른 공정과 기술이 필요하다고 진단했다. 엄 연구원은 "유가금속이 낮다는 태생적 한계를 극복하려면 기존 공정의 효율화나 LFP 재활용 기술 상용화 기반이 확대돼야 한다"고 제안했다.
