- 전 세계 2018년 5000만 톤에서 2050년 1억2000만 톤으로 증가 추산 -

- 독일의 전자전기 폐기물 회수율 48%, EU 목표 45% 소폭 상회 -

- 부상하는 전기자동차 시장과 더불어 배터리 재활용 기술에 대한 관심 증가 -

□ 2018년 전 세계 전자전기 폐기물 2010년 대비 47.3% 증가

  ㅇ 전 세계적으로 전자전기 폐기물이 점차 증가하고 있는 추세임. 한델스블라트 리서치 연구소(Handelsblatt Research Institute)에 따르면 2018년 전자전기 폐기물은 5000만 톤으로 2010년 3400만 톤 대비 47.3% 증가했으며, 2050년 1억2000만 톤으로 증가할 것으로 추산됨.

      · 2050년 전망은 최악(Worst-Case)의 시나리오에 근거한 추산 수치임.

글로벌 전자전기 폐기물 현황 및 전망

(단위: 백만 톤, kg)

자료: Handelsblatt, Statista

  ○ 유럽 국가 중 1인당 전자전기 폐기물 규모가 가장 큰 국가는 영국으로 1인당 13kg로 집계되었으며, 이를 오스트리아, 리히텐슈타인을 위시해 노르웨이, 스웨덴, 덴마크 등의 북유럽 국가가 잇고 있음.

    -이 중 리히텐슈타인이 지난 10년 간 759%의 가장 높은 증가율을 나타내고 있고, 영국이 333%, 프랑스가 309%로 그 뒤를 잇고 있음.

    - 독일의1인당 전자전기 폐기물은 9.1kg으로 규모 면에서 총 22개 국가 중 11위를 차지하고 있으며, 2007년 대비 45% 증가한 것으로 나타남.

2017년 유럽 주요 국가별 1인당 평균 가정용 전자전기 폐기물 규모 및 증감률

(단위 : kg, %)

 주*: % 수치는 2007년 대비 증감률임.

자료: Handelsblatt, Statista

  ㅇ 유럽 주요 국가별 전자전기 폐기물의 총량을 살펴보면 독일은 영국에 이어 총 75만 톤으로 2위를 기록하고 있으며, 2007년 대비 46% 증가한 것으로 집계됨.

    - 가장 많은 전자전기 폐기물을 생산한 국가는 영국으로 총 배출량은 86만 1640톤으로 집계됨. 증가율이 가장 높은 국가는 폴란드로 2,110%에 이르며 이를 이어 리히텐슈타인 822%, 영국 367%, 프랑스 328% 등으로 상당히 높은 증가율을 나타냄.

2017년 유럽 주요 국가별 총 가정용 전자전기 폐기물 규모 및 증감률

(단위: t, %)

주: % 수치는 2007년 대비 증감률임.

자료: Handelsblatt, Statista

  ㅇ 유형별로 볼 때, 전자전기 폐기물 중 가장 큰 비중을 나타내고 있는 것은 세탁기나 냉장고 등의 대형 가전으로 총 1680만 톤으로 총 4470만 톤 중 37.6%를 차지함.

    - 이를 이어 소형가전, 냉난방기기, 모니터, IT 기기, 조명 램프 등의 순으로 나타남.

유형별 글로벌 전자전기 폐기물

(단위: 백만 톤)

주: 2016년 기준임.

자료: Handelsblatt, Statista 

  ㅇ 환경을 저해하는 고위험 전자전기 폐기물의 적은 부분은 재활용 되고 있으나 대다수는 불법 루트를 통해 개발도상국 등으로 전달되고 있다는 사실은 이미 널리 알려져 있음.

    - 한델스블라트가 인용 보도한바에 따르면 2019년 불법 전자전기 폐기물 이동과 관련해 주요 수출 국가는 북미·서유럽·호주임. 북미로부터의 주요 수입국은 멕시코 및 부분적으로 멕시코를 경유해 아시아·브라질·세네갈·부르키나파소·베냉·가나·나이지리아 등이며, 서유럽으로부터 이집트·인도·중국·태국·베트남·동유럽·호주로부터는 인도·중국·태국·베트남 등으로 수입된 것으로 나타남.

□ 친환경 모빌리티 도입 확대에 따른 후유증 수면 위로

  ㅇ 친환경 선도 독일의 딜레마

    - 독일은 이미 알려져 있듯이 2021년 원전 폐쇄와 더불어 2038년 석탄발전 역시 전면 중단하기로 선언하는 등 재생에너지 보급에 적극적이며 풍력, 태양광 등의 재생에너지원 개발과 친환경 모빌리티 부문에서도 선도적인 역할을 하고 있음.

    - 지난 20여 년간 널리 보급되고 있는 태양광 발전에 따른 폐기물과 더불어 지난 몇 년간 독일 자동차 업계가 적극적으로 보급 확산을 위해 노력 중인 전기 자동차 판매는 아직 기대에는 못 미치고 있으나 차후 발생하게 되는 배터리 폐기물 처리에 대한 우려감이 적지 않은 상황임.

  ㅇ 2009년 12월 1일 독일 배터리법(BattG) 시행에도 배터리 회수율은 48% 선

    - 모바일 에너지저장기기 수요가 증가하면서 2018년 독일 내 배터리 사용은 연간 5만 2000톤으로 증가했는데 이는 2009년 대비 40% 증가한 수치임.

    - (무상 수거 의무) 독일 유통업계에서는 배터리 사용 후 무상으로 수거 의무*가 시행되고 있음. 축전지 등 자동차배터리를 비롯해 배터리가 장착된 전자제품(시계, 카메라, 오락기기 등)용 블록 배터리, 단추형전지(동전형전지, 수은전지) 등 모든 유형의 배터리 제품은 사용 후 이를 판매하는 유통기업의 배터리 폐기물 보관소에 반납해야 함.

    주*: 독일은 배터리, 축전지 제조 시 수은 등 유해물질 사용 금지, 폐기제품 수거의무를 규정한 신 배터리법(BattG)**을 2009년 12월 1일부터 단계적으로 도입함. 이후 해당 법은 2013년, 2015년, 2017년 개정됨.

    주**: 이는 1998년부터 시행되고 있는 기존의 독일 배터리 조례(Battery Ordinance)를 개정했으며, 2006년 9월 6일 발효된 EU 배터리 지침(Directive 2006/66/EC)을 자국법으로 도입한 것임.

    - 신 규정에 따라 ‘제조업체’의 정의가 제조업체, 수입업체 및 배터리를 유통시키는 유통업체에 까지 확대 적용됨. 즉, 기존의 규정과 같이 노후한 배터리의 회수 및 폐기처분과 관련해 생산업체와 수입업체 및 유통업체에게 책임을 지움.

배터리 쓰레기통 투여금지 마크

 주: 2009년 12월 1일 이후 독일에서 유통되는 모든 배터리에 대한 표기 의무화(제품에 ‘durchgestrichenen Muelltonne(쓰레기통 투여 금지)’ 심벌 표기 및 허용 기준치를 초과한 경우에 그 아래 화학금속 기호 Hg, Cd, Pb 등 추가 표기)

자료: www.grs-batterien.de

    - (등록 의무) 또한 연방환경청에 신고 등록처가 마련돼 배터리 생산업체 및 수입업체 등록의무화가 실시되며, 제품에 대한 책임에 대한 서약 후 유통이 가능함.

    주: 이와 관련해 I 법률컨설팅 관계자에 따르면 독일에 입지가 없는 해외 제조기업도 연방환경청(UBA)에 통지 및 등록 가능한데 이는 해당 기업이 배터리법 4조(제조기업의 정의)에 의거한 제조기업인 경우 가능하다고 함.

    - (재활용 의무) 신 규정은 2012년까지 유통된 배터리의 35%, 2016년까지 45%를 회수해야 하는 책임을 부과함. 또한 모든 회수된 배터리의 재활용 의무가 부과되는데 회수된 배터리의 재활용 의무, 납 등의 유해 물질의 경우 100% 재활용 가능하며 중량기준 0.0005% 이상의 수은과 기기 내 장착된 배터리에 있어 중량기준 0.002% 이상의 카드뮴 함유 시 유통이 금지됨.

    - 그러나 연방환경청에 따르면 2018년 기준 독일 내 회수율은 모든 노후된 배터리의 절반에 못 미치는 48%에 불과하며, 이는 EU 차원의 전체 수거 목표인 45%를 약간 상회하는 수준임. 즉 노후된 배터리가 회수돼 재활용되고 있으나 수집 속도는 증가하는 소비를 따라가지 못하고 있는 실정임.

  ㅇ 노후 배터리 재활용, 향후 주목 받는 기술로 성장 가능

    - 특히 지난 몇 년간 지속적으로 이슈로 부상하고 있는 전기자동차의 사용과 함께 배터리 전기자동차 사용에 대한 비판의 목소리도 적지 않은 가운데 배터리 리사이클링 기술에 대한 관심도 크게 증가하고 있음.

    주: 이는 내장 배터리에 필요한 중요한 희귀 원자재가 더 이상 활용되지 않고 아직 이러한 재활용 프로세스가 초기단계에 머무르고 있기 때문임.

    - 이에 따라 전 세계적으로 다수의 기업과 연구소가 전기자동차 배터리를 재활용하고 원자재를 다시 사용하고자 노력하는 상황인데 Ingenieur.de에 따르면 아직까지 시장에서는 제각기 다른 방식으로 리사이클링되고 있다고 함.

    - 벨기에 기업인 Umicore는 가장 일반적인 유형의 열 용융 배터리 재활용 시장의 선도기업으로 배터리가 먼저 연소되면 이를 분쇄해서 코발트, 니켈, 구리 등을 회수하는 방식이나 리튬, 흑연, 알루미늄, 전해질 등은 재활용될 수 없다고 함.

    - 독일 화학기업인 뒤젠펠트(Duesenfeld)는 질소 하에 분쇄기를 두고 가연성 리튬 이온 배터리를 분쇄 물질과 전해질 중 하나만 남을 때까지 분해해 파쇄된 재료로부터 이전의 원료인 흑연, 망간, 니켈, 코발트, 리튬 등을 얻는 기술을 개발함. 이 물질은 다시 모터용 배터리 재생산에 투입되며, 모든 배터리 구성요소의 96%가 재활용 가능하다고 함. 이를 통해 새로운 배터리 생산 시 CO₂ 배출량은 새로운 생산 대비 40% 감소한다고 함.

    - 프라운호퍼 IWKS(재활용 및 자원전략연구소)는 자원 재활용을 통한 폐기물 최소화하고 지속가능한 대안 소재를 발굴하는데 중점을 두고 있는데 해당 기관은 개별 금속 또는 원료뿐만 아니라 관련 기능성 재료, 즉 원자재를 회수하고자 함. 이를 위해 IWKS 연구소는 에너지를 거의 사용하지 않는 기계적 프로세스에 의존하는데 리튬 이온 배터리를 분쇄할 수 있는 제어된 충격파는 전자 유압식 파쇄에 사용됨.

    - 전자 유압 분쇄 과정은 아래의 그림에서 볼 수 있듯이 우선 배터리 셀은 물을 매개체로 방전되면 반응장치는 셀의 개별 구성 요소를 분리하는 충격파를 유발하는데 복합 재료의 기존 약점을 이용해 배터리를 분해하게 됨. 일례로 약 2000~ 최대 5000회 펄스(pulse) 이후 시판되는 동전형 전지는 개별 부품으로 분해되며 하우징부품, 전극 포일, 분리기, 전극용 활성물질(니켈-코발트-망간 산화물)은 분리 공정을 통해 분리 및 재사용될 수 있다고 함.

    - 특히 IWKS의 방식에 따른 화학적 활성 물질은 개별 요소와는 달리 직접 다시 투입 가능하다고 함.

프라운호퍼 IWKS의 폐 배터리 리사이클링 공정

자료: 프라운호퍼 IWKS

    - IWKS 연구소는 이와 더불어 리튬-황 배터리 또는 리튬 기반 고체 배터리와 같은 대체 배터리 기술을 경제적으로 재활용할 수 있도록 자체적인 리사이클링 공정 개발도 병행하고 있다고 함.

    - 스위스 소재 연방재료과학기술연구소(Empa)는 배터리의 이상적인 재활용 프로세스 개발 중으로 스위스 자동차 수입기업의 자동차 리사이클링 재단과 함께 다양한 형태의 배터리 재활용, 재활용 비용, 수익, 환경 영향 등을 조사함. 이들은 Umicore와 Duesenfeld 뿐만 아니라 스위스 Batrec Industrie AG의 프로세스를 면밀히 검토함.

    - 여기서는 습식 및 건식 배기가스 세정 전에 우선 배터리에 열처리를 하는 방식으로 연구가 진행되고 있는데 해당 연구소는 결론적으로 구동 배터리를 이상적으로 리사이클링할 수 있는 방법을 개발해 내는데 중점을 두고 있다고 함.

  ㅇ 폐 배터리에 제2의 생명(Second Life) 부여도 하나의 옵션

    - 향후 배터리가 전기자동차의 정점에 도달해 제거해야 하는 경우 직접 분해하고 구성품을 재활용하는 것 외에는 다른 옵션이 없는 상황임.

    주: IWKS 연구소의 추산에 따르면 미국에서만 2020년까지 약 5억 개의 리튬 이온 전지를 폐기해야 한다고 함.

    - 이 중 일부는 배터리로 구동되는 이동성이 충분치 않은 경우 고정 에너지 저장소와 같은 대안도 고려될 수 있다고 함.

    - 폴크스바겐, 다임러, 아우디, BMW는 이러한 제2의 생명(Second Life)의 콘셉트를 추구하고 있는데 충전 용량이 감소된 배터리는 계속 파워뱅크로 사용해야 함.

□ 향후 전망 및 시사점

  ㅇ 전 세계적으로 전자전기 폐기물이 꾸준히 증가하고 있고 특히 최근 전기차 보급이 본격화되면서 노후한 폐 배터리 처리 문제 역시 수면 위로 부상하고 있음.

    - 독일에서는 특히 폐 리튬 이온 배터리를 중심으로 주요 기업을 비롯해 연구소의 기술 개발이 활발히 전개되고, 이러한 기술 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상됨.

  ㅇ 배터리를 위시한 전자전기 폐기물의 재활용은 원자재, 생산공정, 수거, 재활용 등 전 부가가치 사슬 내에서 효율성과 경제성 및 지속가능성을 모두 고려해야 하며, 이러한 과정 속에 또 하나의 지속 발전 가능한 밸류체인을 구축할 것으로 예상됨.

  ㅇ 독일 프라운호퍼 연구소는 KOTRA와의 만남에서 유관 분야 배터리 재활용 기술 기업과의 협업 의사가 있는 것으로 밝혔는데 특히 유럽지역 내 진출한 폐 배터리 재활용 국내기업(예: 성일 하이텍)의 경우 적극적으로 의사를 타진해볼 만함.

      · 해당 사는 전 세계 6개의 폐 리튬 이온 배터리 재활용 공장을 운영 중이며, 연간 8000톤 이상의 폐 리튬 이온 배터리와 스크랩을 재활용할 수 있는 처리 능력을 보유한 것으로 알려짐.

    - 이는 차후 유럽 내 폐 배터리 재활용 합작공장 설립 등을 고려해 볼 수 있는 중요한 협업을 위한 기반이 될 수 있을 것이며, 향후 수요가 점진적으로 증가할 것으로 예상되는 배터리 재활용 기술 야 기술 선도적 입지를 구축하는 기회로 작용할 것임.

자료: Handelsblatt, Handelsblatt Research Institute, Statista, 연방환경청, www.grs-batterien.de, it-recht-kanzlei.de, www.verbraucherzentrale-bawue.de, www.ingenieur.de, 프라운호퍼 IWKS 및 관계자 인터뷰 및 KOTRA 프랑트푸르트 무역관 자료 종합