전기차 배터리 재활용 기술의 혁신과 글로벌 경쟁 구도

 

전기차 배터리 재활용 기술의 혁신과 글로벌 경쟁 구도, 이 주제는 단순한 기술 논의가 아니라, 미래 산업의 패권이 걸린 문제다. 2020년대 중반 이후 전기차 보급이 폭발적으로 늘어나면서, 이제 산업의 관심은 ‘배터리를 얼마나 잘 만드는가’에서 ‘배터리를 얼마나 잘 다시 쓰는가’로 옮겨가고 있다. 사용이 끝난 배터리를 단순히 폐기하는 시대는 끝났다.

그 안에 남아 있는 리튬, 니켈, 코발트 같은 핵심 자원은 다시금 새로운 에너지의 원천으로 재탄생할 수 있다. 이 거대한 순환의 흐름 속에서 각국은 기술 혁신과 자원 확보를 동시에 노리고 있으며, 글로벌 경쟁 구도는 그 어느 때보다 치열해지고 있다.

 

1. 배터리 재활용, 단순한 ‘폐기물 처리’가 아닌 ‘자원 산업’으로

전기차 한 대에 들어가는 배터리는 보통 400kg 이상이다. 그 안에는 리튬, 니켈, 망간, 코발트 등 희귀 금속이 다량 포함되어 있다. 과거에는 사용 후 배터리가 산업 폐기물로 분류되어 소각 또는 매립되는 경우가 많았지만, 환경적 부담이 크고 경제적 손실도 막대했다. 그러나 최근에는 이를 ‘도시광산’이라 부르며, 새로운 자원 공급원으로 인식하기 시작했다.

리튬이나 니켈의 국제 가격이 상승하면서, 광산 개발보다 폐배터리 재활용이 경제적으로 더 효율적인 경우가 많아졌다. 실제로 한 개의 전기차 배터리에서 회수할 수 있는 리튬의 양은 천연 광석에서 얻는 양보다 에너지 효율이 높고, 환경 오염도 훨씬 적다. 이런 이유로 글로벌 배터리 기업과 완성차 제조사들은 앞다투어 재활용 기술 확보에 나서고 있다.

 

2. 재활용 공정의 진화 — 습식·건식·직접 재활용 기술의 경쟁

폐배터리를 재활용하는 방식은 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 건식 제련(Pyrometallurgy), 습식 제련(Hydrometallurgy), 그리고 직접 재활용(Direct Recycling) 방식이다.

건식 제련은 고온에서 배터리를 녹여 금속을 분리하는 방식으로, 초기에는 가장 널리 쓰였지만 에너지 소모가 크고 탄소 배출이 많다는 단점이 있다. 반면 습식 제련은 화학 용액을 사용해 금속을 용출시키는 방식으로, 회수율이 높고 환경 부담이 적어 최근 각광받고 있다. 여기에 새롭게 부상한 직접 재활용 기술은 배터리의 ‘활물질(Cathode Material)’을 그대로 복원하여 다시 사용하는 접근이다.

직접 재활용은 공정이 복잡하지만, 자원 손실이 거의 없고 에너지 효율이 가장 뛰어나다. 현재 미국의 Redwood Materials, 중국의 GEM, 한국의 성일하이텍 등이 이 분야에서 선도적인 기술력을 확보하고 있다.

 

3. 세계 각국의 재활용 산업 전략 — 자원 안보를 위한 ‘보이지 않는 전쟁’

배터리 재활용 산업은 단순히 환경 이슈가 아니라, 국가적 전략과 직결된다.
중국은 이미 세계 폐배터리 재활용 시장의 70% 이상을 점유하고 있다. CATL, BYD, GEM 등 대기업들이 정부 지원을 바탕으로 ‘폐배터리 수거-분해-정제-재생’의 전 과정을 통합 관리하며, 막대한 규모의 순환경제 체계를 구축했다.

**유럽연합(EU)**은 2025년부터 시행되는 ‘배터리 규제법(Battery Regulation)’을 통해, 재활용 원료 의무 사용 비율을 명문화했다. 예를 들어 새로 생산되는 배터리에는 리튬 6%, 코발트 16%, 니켈 6% 이상이 반드시 재활용 원료에서 나와야 한다. 이는 단순한 권고가 아니라 법적 강제 조항이기 때문에, 유럽 내 제조사들은 이미 리사이클링 설비 확충에 나서고 있다.

미국은 인플레이션 감축법(IRA)을 통해 북미 지역 내 자원 공급망을 강화하는 동시에, 재활용 기업에 대한 세제 혜택을 제공하고 있다. Redwood Materials와 Li-Cycle 같은 기업들이 미국 정부의 보조금을 기반으로 급성장하며, 전기차 시장의 ‘자원 순환 중심축’으로 자리잡고 있다.

한국과 일본 역시 빠르게 대응 중이다. 한국의 LG화학, 포스코퓨처엠, 성일하이텍 등은 폐배터리 회수 네트워크를 확대하며 ‘K-순환경제 밸류체인’을 구축하고 있고, 일본의 파나소닉과 스미토모금속광산은 재활용 효율을 높이는 화학공정 연구에 집중하고 있다.

 

4. 기술 혁신의 핵심: 리튬 회수율과 공정 효율성

현재 재활용 기술 경쟁의 핵심은 ‘리튬 회수율’이다. 코발트나 니켈은 비교적 회수 기술이 안정화되었지만, 리튬은 화학적 성질이 복잡해 추출이 어렵다. 그러나 최근 들어 나트륨 기반 용매나 저에너지 용출 공정을 적용한 기술이 등장하면서, 회수율이 90%를 넘어서는 성과도 보고되고 있다.

예를 들어, 미국의 Ascend Elements는 폐배터리를 원료로 리튬을 98% 이상 회수하는 습식 공정을 개발해 주목받고 있다. 한국의 성일하이텍 또한 황산 기반 용출 공정의 에너지 효율을 개선하여, 기존 대비 30% 이상 탄소 배출을 줄이는 성과를 내고 있다. 이러한 기술 경쟁은 단순히 친환경을 넘어, 향후 배터리 제조 단가와 공급 안정성에 직접적인 영향을 미친다.

 

5. 순환경제와 ESG, 기업 경영 패러다임의 변화

배터리 재활용 산업은 ESG(Environmental, Social, Governance) 경영의 핵심으로 자리 잡았다. 과거에는 기업이 폐기물을 ‘어떻게 처리하느냐’가 평가 기준이었다면, 이제는 ‘얼마나 자원을 순환시키느냐’가 경쟁력의 척도다.

테슬라의 경우, 네바다 기가팩토리 인근에 자체 폐배터리 회수 라인을 구축해 100% 자원 순환 체계를 목표로 하고 있다. 현대자동차는 LG에너지솔루션, 포스코퓨처엠 등과 협력해 사용 후 배터리를 ESS(에너지 저장 시스템)로 재활용하거나 소재로 환원하는 프로젝트를 진행 중이다.

이러한 움직임은 단순한 환경 경영을 넘어, 기업의 수익 구조에도 긍정적인 영향을 준다. 재활용 원료를 활용하면 원자재 수입 비용이 절감되고, 동시에 ESG 평가 지수 향상을 통해 투자 유치가 용이해진다. 결과적으로 ‘지속가능한 산업 구조’가 곧 ‘경제적 효율성’으로 이어지는 것이다.

 

6. 데이터와 AI가 이끄는 재활용 공정의 디지털 전환

최근 주목받는 또 다른 흐름은 AI 기반 공정 최적화다.
폐배터리의 구성과 노후 상태는 제각각이기 때문에, 단일한 공정으로 처리하기 어렵다. 그러나 인공지능 알고리즘을 통해 배터리의 화학 조성을 분석하고, 최적의 분해 및 용출 조건을 실시간으로 제어할 수 있다면 효율은 비약적으로 높아진다.

한국의 일부 스타트업은 딥러닝 모델을 이용해 폐배터리 분리 단계에서 전극 재질을 자동 식별하고, 이를 기반으로 자동 분류·가공하는 시스템을 상용화 중이다. 이러한 ‘디지털 재활용’ 기술은 향후 공정 자동화의 핵심이 될 것이며, 생산 효율뿐 아니라 품질 안정성 확보에도 큰 역할을 한다.

 

7. 글로벌 밸류체인의 재편 — ‘자원 순환’ 중심으로 이동

이제 배터리 산업의 밸류체인은 기존의 ‘광산 → 정제 → 제조 → 사용 → 폐기’라는 직선 구조가 아니라, ‘광산 → 제조 → 사용 → 회수 → 재활용 → 재제조’라는 순환형 구조로 바뀌고 있다.

글로벌 완성차 제조사들은 이미 이 흐름을 읽고 재활용 업체와 전략적 파트너십을 확대하고 있다. BMW는 스웨덴의 Northvolt와 협력해 폐배터리에서 회수한 니켈과 리튬을 신규 배터리 생산에 직접 투입하고 있고, 폭스바겐은 ‘Salzgitter Battery Hub’를 통해 유럽 내 재활용 생태계를 강화하고 있다.

한국의 경우에도 정부 주도로 ‘K-배터리 재활용 얼라이언스’가 추진 중이다. 이는 민간 기업과 공공기관이 협력하여 전국 단위 회수·재생 시스템을 구축하는 프로젝트로, 자원 순환형 산업 구조의 모범 사례로 꼽히고 있다.

 

8. 미래 전망 — “채굴보다 순환이 효율적인 시대”

향후 10년 내 배터리 재활용 산업의 규모는 현재의 10배 이상으로 성장할 것으로 예상된다.
글로벌 시장조사기관 SNE리서치에 따르면, 2035년까지 폐배터리 재활용 시장은 약 1,200억 달러(한화 약 160조 원) 규모에 이를 전망이다. 이 중 절반 이상이 아시아 지역에서 발생하며, 한국 역시 그 중심에 설 잠재력이 높다.

리튬, 코발트, 니켈 같은 광물 자원은 한정되어 있고, 광산 개발은 환경 파괴와 지역 갈등을 야기한다. 반면 재활용은 이미 사용된 자원에서 새로운 가치를 창출하며, 탄소중립 목표에도 부합한다. 즉, 채굴보다 순환이 효율적인 시대가 열리고 있는 것이다.

 

맺음말 — “배터리를 버리는 것이 아니라, 다시 태어나게 한다”

전기차 배터리 재활용 기술의 혁신은 단순히 환경 보호를 위한 선택이 아니다. 그것은 산업의 생존 전략이자, 에너지 안보를 지키는 최전선이다. 앞으로의 경쟁은 ‘누가 더 많은 배터리를 생산하느냐’가 아니라, ‘누가 더 효율적으로 자원을 순환시키느냐’로 이동하고 있다.

재활용 기술은 이미 새로운 광산이고, 순환경제는 곧 미래 경제의 기본 구조다.
배터리를 버리는 것이 아니라, 다시 태어나게 하는 기술 — 그것이 바로 다음 세대를 위한 가장 강력한 혁신이며, 지속 가능한 지구로 향하는 길이다.