리사이클링이 어려운 LFP배터리에 대한 환경 부담이 요구된다.

최근 전기차 판매가 주춤하면서 다시 하이브리드차가 강세를 보이고 있다. 전기차에 대한 보조금 하락과 충전 전기비 인상, 충전 인프라 부족은 물론이고 전기차 화재 등 여러 악재가 누적되면서 하이브리드차 대비 가성비가 떨어진다는 판단 때문이다.

이러한 현상은 국내뿐만 아니라 글로벌 시장이 마찬가지라는 것이다. 특히 해외의 경우 보조금 중단이 많은 여러 국가에서의 전기차 가격 부담은 더욱 크게 느낀다고 소비자는 판단한다는 것이다. 최근 환경부에서 어려운 전기차 판매를 촉진하기 위하여 제작사의 가격 하락 노력에 발맞추어 최대한 보조금을 늘리는 정책은 전체적인 가성비 중 가격적인 부담을 줄이기 위한 고육책이다. 물론 올해 한시적인 부분인 만큼 내년 더욱 하락되는 보조금으로 전기차 판매가 줄어들 가능성이 있는 만큼 유연성 있는 보조금 지원이 이루어져야 한다.

이러한 전기차의 단점을 가장 크게 줄일 수 있는 방법은 결국 전기차의 기격하락일 것이다. 앞서 보조금을 늘리는 방법은 결국 전기차의 가격 하락을 촉진한다는 뜻과 같을 것이다. 이렇게 전기차의 가격 하락을 촉진시키는 제작사의 가장 큰 노력은 역시 전기차 가격의 약 40%를 차지하는 배터리의 가격을 낮추는 방법이 가장 적절하고 빠른 방법이다.

물론 전기차 가격을 낮추는 방법은 각종 공정방법의 개선이나 자동화는 물론이고 전기차용 자동변속기 도입 등 많은 방법이 있으나 당장은 배터리 가격을 낮추는 방법이 최선이라 할 수 있다. 그렇다고 기존 배터리를 무작정 가격을 낮출 수 있는 방법은 아니고 에너지 밀도가 높은 리튬이온 배터리인 NCM배터리 대신 에너지 밀도가 떨어지지만 가격이 낮은 중국산 리튬인산철 배터리인 LFP배터리를 사용하는 방법이다.

LFP배터리는 NCM배터리 대비 약 30% 정도의 에너지 밀도가 떨어지지만 최근 셀투펙(Cell to Pack) 등 공정기술 개선으로 상당부분 에너지 밀도를 크게 개선하였다. 더욱이 낮은 가격을 장점으로 중국시장에서 본격적으로 글로벌 시장으로 나오면서 위력을 떨치기 시작했다는 점이다. 특히 중국정부의 노골적인 지원으로 인하여 더욱 기술개발 등 다양한 방법으로 우리의 NCM배터리 기반을 흔들고 있는 것이다.

우리는 국내 배터리 3사를 기반으로 리튬이온배터리인 NCM배터리를 미국이나 유럽 등 서방 시장을 중심으로 성장시켜 글로벌 시장을 점령하고 있는 배터리 시장을 구축하고 있는 상황에서 리튬인산철 기반의 LFP배터리가 실질적인 경쟁자로 등장하고 있다.

이미 앞서 언급한 바와 같이 전기차 가격 하락 즉 '반값 전기차' 구현이 화두가 되고 있는 상황에서 테슬라를 필두로 중국산 전기차가 글로벌 시장에서 가격 하락을 촉진하면서 국내 현대차 그룹 등 고민이 많이 발생하고 있는 실정이다. 그래서 경·소형 모델을 중심으로 현재 국산 전기차에도 여러 모델에 중국산 LPF배터리를 탑재하기 시작했다.

기아의 ‘레이’전기차는 곧 출시되는 EV5는 물론이고 현대차의 경형 SUV인 캐스퍼에도 탑재될 가능성이 높다. 또한 KG모빌리티인 EVX에도 중국 BYD의 LFP배터리가 탑재되어 있다. 특히 최근에는 중국 상해공장에서 제작된 테슬라의 모델Y에 LFP배터리가 탑재되어 기존 모델 대비 약 2,000~3,000만원 저렴하게 판매되면서 예전보다 10배 이상 판매가 늘었다고 할 수 있다. 또한 국내에서 판매되는 중국산 LFP배터리를 탑재한 상용 전기차 모델은 다수가 존재하고 있는 상황이다.

앞으로 이러한 움직임은 국내뿐만 아니라 글로벌 시장에서 중저가 모델을 중심으로 크게 늘어날 것이라는 점이다. 물론 중국을 제외한 글로벌 시장에서 NCM배터리와 LFP배터리의 점유율은 8:2 또는 7:3 정도로 판단되나 상당한 점유율을 중국산 LFP배터리에 제공한다고 할 수 있다. 국내와 글로벌 시장에서의 치열한 배터리 전쟁이 예고된다는 뜻이다.

그러나 최근의 전기차의 가격 하락에 따른 LFP배터리의 점유율 상승은 보이지 않는 영역에 상당한 문제점도 있다는 점을 주지하였으면 한다는 것이다.

가장 중요한 포인트는 환경적 문제점일 것이다. 당장은 저렴하고 화재 등을 예방하는 내화성 등은 우수하나 추후 전기차 폐차 시 배터리의 재사용·재활용이라는 측면에서는 심각한 부작용을 나타낼 수 있다는 점이다. 전기차 폐차 후 배터리 상태에 따라 재사용을 할 수 있으나 그 이후에는 결국 분해하여야 하는 문제점을 안고 있다.

배터리 리사이클링은 앞으로 환경적 측면의 고려는 당연하고 NCM배터리에 포함되어 있는 리튬은 물론 니켈, 코발트 등 고부가가치 원료를 재활용한다는 측면에서 더욱 중요한 의미를 내포하고 있다는 점이다. 향후 배터리를 활용한 재사용이나 재활용 분야는 전기차 폐차 시기와 더불어 중요한 미래 '도시 광산산업'으로 부각되기 시작한 점이다. 심지어 배터리 리사이클링 산업을 '황금알을 낳는 거위'라고 언급하기도 한다.

그러나 앞서 언급한 중국산 LFP배터리는 리튬 이외에는 건질 수 있는 재료가 없어서 환경적 비용이 크게 부각되는 만큼 상당한 환경적 문제를 야기할 수 있다. 이미 주로 사용되고 있는 중국 내에서의 전기차용 LFP배터리는 비용적 부담으로 인하여 재활용 과정을 거치지 않고 땅에다 그대로 묻는다고 언급되고 있다.

딩연히 추후에 환경적 부담으로 주변 오염은 물론 추후 심각한 부작용으로 나타난다고 할 수 있다. 우리나라를 비롯한 선진 각국에서 당장은 중저가 모델 전기차를 중심으로 중국산 LFP배터리를 사용한다고 할 수 있으나 추후 전기차 폐차 시 등장하는 LFP배터리에 대한 환경적 부담을 어떻게 처리할 것인지 대책이 크게 요구된다.

현재 내연기관차의 경우도 전체의 약 95% 정도를 재사용 및 재활용되고 있고 실질적인 유해 폐기물은 별도로 처리할 정도로 환경적 리사이클링이 구축되어 있다. 그러나 전기차용 배터리는 무게도 차량 당 500Kg 이상이 되고 부피도 큰 만큼 제대로 처리가 되지 않을 경우 환경적 문제가 심각하게 다가올 수 있다는 점이다.

해결방법은 초기 신형 LFP배터리에 환경적 비용을 추가하여 탑재하는 방법이다. 전기차 폐차 후에는 추가적인 환경적 부담을 누구도 책임지지 않는 만큼, 초기에 부가된 비용을 활용하여 추후 폐차 시 배터리 환경적 비용을 활용하는 방법이다.

이러한 방법은 유럽 등 선진국에서 일반 자동차 폐차 비용을 초기 신차 판매 시에 부담시키는 방법으로 많이 사용하는 정책이다. 이러한 비용이 추가된다면 앞서 언급한 두 배터리의 비용 차이는 크게 나지 않을 것으로 예상된다. 최근 부각되고 있는 유럽의 핵심원자재법도 결국은 핵심 재료에 대하여 ‘요람에서 무덤까지’의 비용을 부담하는 방법이다.

환경부에서도 이에 대한 환경적 비용을 LFP배터리에 포함시키는 적극적인 대책이 요구된다고 할 수 있다. 물론 NCM배터리도 이 문제에 대하여 자유스럽지 못하다. 즉 보조금 정책에 생애 주기형 환경적 비용을 포함하여 미래에 대한 준비도 요구된다, 현재 사용하는 LFP배터리를 탑재한 국내 모델들도 향후 폐차 시 전기차 폐기물에 대한 문제를 고민해야 하는 부분이다. 좁은 국내 땅덩어리에 오염원이 크게 포함된 부품을 묻을 수는 없기 때문이다. 적극적인 대책이 요구된다.

김 필 수 (김필수 자동차연구소 소장, 대림대 교수)​
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