포스코HY클린메탈(대표이사 임지우)이 3월 26일 서울 LW컨벤션센터에서 환경부와 폐기물 관리시스템을 활용한 이차전지 리사이클링 원료인증 시범사업 MOU를 맺었다.

이날 협약식에는 한화진 환경부 장관, 포스코HY클린메탈 임지우 대표이사, SK에코플랜트 박경일 대표이사 등 국내 이차전지 리사이클링 사업회사 관계자들이 참석했다. 이날 참석자들은 배터리를 제조할 때 환경을 고려해 리사이클링 원료사용을 의무화하는 정책, 국내에서 폐기물로 분류되는 폐배터리를 순환자원으로 인정하는 정책 등 다양한 현안을 논의했다.

이날 협약으로 이차전지 리사이클링 사업회사들은 폐기물 관리시스템을 활용해 리사이클링 원료 인증서를 발급 받아 기존 인증 절차에 들어갔던 비용을 줄일 수 있게 됐다. 환경부는 체계적인 이차전지 리사이클링 인증 시스템을 구축해 원료 공급망의 지속가능성을 확보하는 등 탄소중립 실현에 한걸음 더 다가섰다.

임지우 포스코HY클린메탈 대표이사는 “환경부 리사이클링 원료인증 시범사업에서 나아가 이차전지 리사이클링 원료의 의무사용 법안 등이 시행되면 친환경 핵심자원을 확보하고 국가 성장산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대한다. 앞으로도 세계 최고 수준의 유가금속 회수율로 글로벌 이차전지 리사이클링 시장을 선점해 나가겠다”고 말했다.

한편, 포스코HY클린메탈은 리사이클링으로 이차전지 핵심원료인 탄산리튬, 황산니켈 등을 회수해 국내외 이차전지 제조사에 공급하고 있다. 최근에는 90% 이상의 높은 원료 회수율로 이차전지 리사이클링 시장에서 높게 평가 받는 등 입지를 다져나가고 있다.

▲포스코HY클린메탈이 3월 26일 서울 LW컨벤션센터에서 환경부와 폐기물 관리시스템을 활용한 이차전지 리사이클링 원료인증 시범사업 MOU를 맺고, 관계자들이 기념촬영을 하고 있다. 왼쪽부터 한국환경공단 정재웅 자원순환이사, 에코프로씨엔지 박석회 대표이사, 포스코HY클린메탈 임지우 대표이사, 환경부 한화진 장관, SK에코플랜트 박경일 사장, 성일하이텍 이강명 대표, 에너지머티리얼즈 박용한 상무.

전 세계가 탄소중립 조기달성을 위해 전기차 보급 확대에 주력하고 있다. 월스트리트저널이 자동차 시장조사업체 LMC 오토모티브 연구를 인용해 전한 통계에 따르면, 지난해 전기차 글로벌 판매가 약 780만 대에 달한다고 한다. 다시 말해 전 세계에 팔린 신차 10대 중 1대는 전기차였던 것이다. 전기차 보급대수는 내연기관 완전 퇴출이 본격적으로 시행되는 2030년을 기준으로 기하급수적으로 늘어날 전망이다.

하지만 전기차 판매량이 증가하는 것은 곧 전기차에서 배출되는 ‘사용 후 배터리’ 즉, 폐배터리도 함께 늘어난다는 것을 뜻한다. 폐배터리는 외부 노출 시 화재나 폭발 위험이 있고, 매립이나 소각 시에도 환경오염 악화로 이어질 수 있어 처리 문제가 대두되고 있다. 또한 배터리 제조에 필요한 리튬, 니켈 등 원재료 가격이 인상되는 상황에서 폐배터리 내 포함된 고가의 희유금속을 추출 및 재활용한다면 순환경제 차원에서 환경적 가치와 경제적 가치를 동시에 창출할 수 있다.

l 배터리 순환경제의 필요성

배터리 순환경제는 폐배터리 내 금속을 추출해 신규 배터리 제조에 활용 또는 판매하거나 폐배터리를 기존 용도가 아닌 다른 용도로 재사용함으로써 지속가능성을 추구하는 친환경 경제 모델이다. 배터리 순환경제의 이점은 크게 세 가지다. △폐배터리 산업 활성화를 통한 경제적 이익과 고용 창출 △배터리 제조비용 절감 및 공급망의 안정성 상승 △이산화탄소 배출량 감축이다.

배터리 재활용 산업이 활성화되면 중국 등 배터리 자원보유국에 대한 의존도를 낮출 수 있고 국내 배터리 공급망 선순환에도 긍정적인 영향을 끼친다. 배터리 원자재 채굴 및 정제 과정에서 온실가스 발생을 피할 수 없는데, 배터리의 순환형 생태계를 구축하면 환경오염을 최소화하면서 자원에 대한 접근성을 높일 수 있다.

국내 전기차 폐배터리 배출량은 2029년 기준 약 80,000개에 이를 것으로 예상되며, 글로벌 전기차용 배터리 재활용 시장 규모는 2020년 약 4,000억 원에서 2025년 3조 원으로 연평균 47% 성장한 뒤 2030년 12조 원, 2040년 87조 원으로 연평균 26%의 성장세를 보일 것으로 전망하고 있다.

반면, 급증하는 폐배터리에 대한 수거 및 재활용 방안에 대해서는 제대로 정비되어 있지 않은 실정이다. 이를 규제하기 위해 유럽은 오래전부터 적극적으로 전기차 도입을 해온 만큼, 현 상황에 맞게 개정된 ‘EU 배터리 규제안*’을 내놓기도 했다. 이번 규제안은 아직 의무조항은 아니지만 추후 각국의 동의를 얻어 의무화할 예정이며. 앞으로 발생될 폐배터리를 국가 차원에서의 재활용·재사용 확대 기반을 마련할 것으로 기대되고 있다.
*EU 배터리 규제안이란? 기존 2006년에 발표한 EU 배터리 지침이 잘 시행되고 있는지 자체적으로 평가해 현 폐배터리 상황에 맞게 개정한 것을 말한다.

l 폐배터리 처리방식, 재활용(Recycle) VS 재사용(Reuse)

폐배터리는 잔존 수명과 상태에 따라 크게 재사용(Reuse)과 재활용(Recycle)의 두 가지 방식으로 처리된다. 재사용은 배터리를 다른 용도의 배터리로 다시 쓰는 방식이며, 재활용은 배터리에서 니켈, 망간, 리튬 등의 소재를 회수해 새 배터리 제작에 쓰는 방식이다. 특히, 잔여 충전 성능이 낮은 경우에도 폐배터리 속 리튬이나 니켈, 코발트 등 배터리 제조 시 필요한 필수 광물을 회수할 수 있어 고부가가치 자원으로 꼽힌다. 재사용의 대표적인 사례는 ESS(전력저장장치, Energy Storage System)이다. 팩 단위로 묶인 여러 개의 폐배터리를 연결해 ESS를 구축해 전력을 저장해두고 사용하게 되면, 배터리를 새로 만들 필요 없이 전력 저장고를 구축할 수 있다. ESS로 재사용되는 배터리는 통상적으로 10년 이상 더 쓸 수 있는 것으로 알려져 있다.

l 폐배터리 리사이클링 시장 활성화를 위한 포스코의 노력

한국에서는 독자적인 기술개발이나 다양한 기업들과 리사이클링 협약 등 폐배터리 재활용 기술을 확보하기 위한 적극적인 투자로 전기차 배터리 생태계가 조성되고 있다. 대표적으로 포스코홀딩스는 2020년 12월에는 90억 원을 투자해 폴란드에 리사이클링 상공정*을 담당하는 이차전지 재활용 공장 ‘PLSC(Poland Legnica Sourcing Center)’을 세우고, 리사이클링 기술을 보유한 중국 화유코발트사와 JV(합작법인)를 통해 광양 율촌산업단지에 하공정**을 담당하는 포스코HY클린메탈을 설립해 생산역량 규모를 키우고 있다.
*상공정 : 배터리 생산과정 중 발생되는 스크랩을 수거해 분쇄하고 열처리를 거쳐 중간재인 블랙파우더를 제조한다.
**하공정: 블랙파우더에서 유가금속을 추출하는 용매추출 공정을 통해 이차전지 소재를 생산한다.

PLSC는 2월부터 양산에 돌입해 유럽 지역 이차전지 제조과정에서 발생하는 스크랩과 폐배터리를 수거·분쇄한 블랙파우더를 연간 약 8000톤 생산한다. 포스코HY클린메탈도 올해 1공장 가동을 통해 PLSC 등에서 공급받은 블랙파우더로 리튬과 니켈, 코발트 등 양극재 원료를 추출할 계획으로, 연간 탄산리튬 2500톤, 니켈 2500톤, 코발트 800톤을 생산 가능하다.

포스코그룹은 에너지 전환이라는 산업적, 사회적 변화 요구에 대응해 안정적인 폐배터리 확보는 물론 포스코의 미래성장과 사회적 가치를 함께 창출하고자 재활용 관련 새로운 산업생태계 구축에 힘쓰고 있다.

전기차와 배터리 산업은 미래 경쟁력 확보를 위한 가장 핵심적인 산업 중 하나이다. 국내 폐배터리 재활용 시장은 산업 초기 단계로 시장 활성화를 위해서는 △폐배터리의 명확한 기준 설정 △배터리 이력 관리 △회수 인프라 구축 및 세제 지원 △재활용 단계별 국가표준 제정 등 아직 해결해야 할 과제들이 많다. 유럽을 필두로 2030년부터 이차전지 재활용 원료 사용이 의무화되기 때문에 앞으로 배터리 재활용 시장은 더욱 성장할 것으로 전망되는 만큼, 폐배터리 선점 및 재활용 기술 경쟁력을 확보할 수 있도록 활발한 논의와 지원이 필요한 시점이다.

앞서 배터리 소재 공급 문제의 해결사 포스코리튬솔루션에 대해 자세히 알아봤다면, 이번에는 포스코 양극재 소재 밸류체인의 또 하나의 축 포스코HY클린메탈에 대해 알아보자.

l 포스코HY클린메탈, 양극재 소재 밸류체인의 중심

자동차업체들은 주행거리를 늘리기 위해 양극재에 다양한 소재를 혼합해 적용하는 다양한 연구를 하고 있다. 그 중에서도 니켈 함량이 80% 이상인 하이니켈 NCM(니켈-코발트-망간) 양극재가 높은 에너지밀도와 안정적인 성능으로 주행거리를 크게 늘릴 수 있어 주목을 받고 있다.

포스코HY클린메탈은 이 양극재에 들어가는 리튬을 비롯해, 니켈, 코발트, 망간을 리튬이온배터리에서 추출해 다시 양극재 소재로 공급하는 리사이클링 사업을 담당한다.

전기차 수요 증가와 양극재 고용량화에 따라 니켈 수요는 2021년 11만 5,000톤에서 2030년 121만 3,000톤까지 늘어날 전망으로 테슬라 등 완성차 제조사와 LG에너지솔루션 등 배터리 제조사는 원 소재를 확보하기 위해 직접 자원 투자도 하고 있다. 하지만, 니켈은 한정된 자원과 채굴과정에서의 친환경 공정을 요구하는 글로벌 완성차 제조사의 요구에 따라 공급이 제한적이어서 2025년 이후에는 공급부족이 심화될 전망이다.

포스코케미칼의 2030년 예상 니켈 수요는 20만 톤으로, 소재 조달의 그룹 내재화가 필요한 상황이다. 포스코그룹은 이와 같이 공급부족이 예상되는 니켈을 비롯한 핵심 이차전지소재를 확보하는 방안으로 배터리 생산과정에서 발생되는 스크랩 및 생산불량품이나 수명이 다한 폐배터리에서 원 소재를 추출하는 리사이클링 사업의 가능성에 주목했다.

포스코는 2020년 5월, LG에너지솔루션 폴란드 공장에서 발생하는 배터리 스크랩을 연간 1만 톤 수주해, 이차전지 리사이클링 사업에 본격적으로 착수하기로 결정했다. 2020년 12월에는 포스코이사회에서 투자승인을 받은 뒤, 90억 원을 투자해 폴란드에 리사이클링 상공정을 담당하는 단독 법인을 설립했다. 그리고 리사이클링 기술을 보유한 중국 화유코발트社와의 JV를 통해 한국 광양에 하공정을 담당하는 포스코HY클린메탈을 설립했다.

포스코는 포스코HY클린메탈 1단계 투자비 1,200억 원 중 780억 원을 투자해 지분 65%를 확보하고 지난 5월 7일 법인을 설립했다.

l 포스코HY클린메탈 생산 제품과 공정

포스코HY클린메탈의 공정은 크게 상공정과 하공정으로 나눌 수 있다. 상공정은 LG에너지솔루션 폴란드공장에서 배터리 생산과정 중 발생되는 스크랩을 수거해 분쇄하고 열처리를 거쳐 중간재인 BP(Black Powder)제조하는 공정으로 스크랩을 다시 자원화하는 의미가 있다.

상공정에서 생산한 BP는 한국 광양의 율촌산단에 건설 중인 포스코HY클린메탈 공장에서 유가금속을 추출하는 정밀 정제공정인 용매추출 공정을 통해 이차전지 소재를 생산한다.

l 2022년 7월 준공, 이차전지 친환경 리사이클링 공장

포스코는 2021년 5월 28일 화유코발트, 전라남도와 투자협약식을 갖고 광양 율촌산업단지 내 17만 1000㎡ 부지에 BP 1만톤을 처리할 수 있는 공장 건설을 본격적으로 시작했다.

포스코HY클린메탈은 2021년 8월 착공 후 2022년 7월 준공을 목표로 하고 있으며, 준공 이후 포스코케미칼을 비롯해 LG에너지솔루션 등 이차전지 제조업체들과 2022년 12월까지 제품 인증과정을 거쳐 2023년 1분기부터 제품을 판매할 계획이다.

포스코HY클린메탈은 연간 니켈 2200톤, 코발트 700톤, 망간 600톤, 탄산리튬 2,100톤 생산 능력을 확보할 계획으로, 향후에는 포스코케미칼 양극재공장에 인접한 지리적인 장점을 살려 케미칼의 전구체 제조설비에 원료를 직공급하는 체계를 구축, 가공비를 획기적으로 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

▲2021년 5월 28일, 포스코HY클린메탈과 전라남도 ‘이차전지 친환경 리사이클링(재활용) 사업’ 관련 투자협약식 모습(왼쪽).

폐배터리 리사이클링 시장은 2030년 기준 전체 원 소재 수요의 20%를 차지할 것으로 전망되며, EU, 일본, 중국 등 전기차 주요 선도국들은 폐배터리 리사이클링 생태계 구축에 속도를 내고 있다.

포스코는 급성장하는 리사이클링 시장에 대응하기 위해 작년 확보한 연 10,000톤 규모의 전지스크랩 외에 추가 스크랩 수주를 추진 중이다. 장기적으로는 포스코HY클린메탈을 리사이클링 사업의 허브로 두고, 신규 스크랩 및 폐배터리는 지역 거점별 확보를 통해 글로벌 공급망으로 확대할 계획이다.

또한 2025년까지 습식정제기술을 고도화하고, 폐배터리 해체 공정이 필요 없이 전기로에 폐배터리를 직접 장입해 유가금속을 추출하는 건식제련 기술도 개발을 추진하고 있다. 그리고 기존 리사이클링 설비를 활용해 인도네시아나 호주 광산의 니켈 중간물을 정제하는 등, 종합 정제 컴플렉스를 구축해 2030년 기준 니켈 생산량을 3만톤까지 끌어올릴 계획이다.

l 언어와 문화차이를 극복한 하나의 성공 목표

포스코HY클린메탈은 중국 화유코발트와의 합작회사인 만큼, 사업의 성공을 위해 양국 임직원의 협력이 무엇보다 중요하다. 포스코HY클린메탈에는 화유의 검증된 리사이클링 기술과 노하우를 합작사에 적용하기 위해 현재 기술이사인 COO를 비롯한 기술진 4명이 한국에서 함께 근무 중이고, 곧 재무부장과 추가 기술진도 보강될 예정이다.

포스코HY클린메탈은 한국과 중국이 함께 협력해 하나의 목표를 향하고 있는 만큼, 언어와 문화 차이를 극복하기 위해 중국어가 가능한 인력을 파견해 화유코발트 임직원의 생활 전반을 지원하고 있다. 또한, 정기적으로 한국직원들과 중국직원들간의 간담회를 진행해 하나의 직장 동료로서의 상호 관계를 돈독히 해 나가는 중이다.

현재 포스코HY클린메탈의 임직원은 20여 명 정도의 소규모이지만, 이차전지 리사이클의 선두주자, 포스코그룹 이차전지소재 사업의 핵심원료를 공급하는 소재업체가 되는 꿈을 이루기 위해 최선을 다하고 있으며, 내년 하반기 공장 가동을 위해서 올해 지속적으로 인력을 확충할 예정이다.

 

▲포스코HY클린메탈 조직도