전기차 폐배터리 재사용 활성화의 전제 조건 ‘배터리 진단 기술’

[IT동아 김동진 기자] 전기차 보급 대수가 늘어나는 만큼 수명을 다한 '폐배터리'의 처리와 재활용 방안을 시급히 마련해야 한다는 목소리가 높다. 정부는 환경 오염을 막고 안정적인 배터리 공급을 위해 배터리 순환이용 활성화를 위한 법 제도 도입을 추진한다. 이 제도가 목적을 달성하려면 배터리 진단 시장 활성화와 기술 고도화가 전제돼야 한다는 지적이 나온다.

출처=엔바토엘리먼츠

환경부, 배터리 순환이용 활성화 방안 발표…폐배터리 재활용 시장 확대 전망

환경부는 최근 ‘배터리 순환이용 활성화 방안'을 발표했다. 전기차와 개인형 이동장치(PM)가 늘어나면서 이들을 폐차할 때 나오는 폐배터리의 사후 처리를 우려하는 목소리가 커진다. 실제로 우리나라 정부는 전기차나 개인형 이동장치 등에서 올해에만 8300여 개, 2030년에는 10만 7000여 개에 달하는 폐배터리가 나올 것으로 추산했다.

상황이 이렇자 정부는 배터리 순환이용 활성화를 위해 연내 '사용 후 배터리 산업 육성 및 공급망 안정화에 관한 법'을 제정할 방침이다. '배터리 재생원료 사용 목표제'를 도입하고 2027년께 시행하는 방안이 담겼다. 음료를 담는 페트병을 만들 때 재생원료를 10% 이상 사용하도록 의무화한 것처럼 배터리 제작 시에도 재생 원료 사용을 의무화해 환경오염을 막겠다는 취지다. 폐배터리 원료를 재사용할 경우 친환경 제품으로 인증하고 조달청 혁신제품으로 지정하는 방안도 마련하겠다고 덧붙였다.

전기차 배터리의 수명은 약 10년으로, 전기차 보급 시기를 고려하면 2030년부터 본격적으로 폐배터리 시장 수요가 급증할 것으로 전망된다. 에너지 전문 시장조사 업체인 SNE리서치는 향후 전기차 폐차 대수가 2025년 56만 대에서 2030년 400만 대, 2040년에 4,000만 대까지 증가할 것으로 내다봤다. 이에 따른 전기차 폐배터리 재활용 시장 규모는 2030년 20조원, 2040년 200조 원 수준으로 형성될 것으로 전망했다. 신재생에너지 시장조사업체인 블룸버그NEF도 2040년 전기차 약 3000만 대 용량의 폐배터리가 시장에 유통될 것으로 예상했다.

출처=LG경영연구원

배터리 순환이용 활성화 전제 조건…정확한 배터리 진단 기술

정부가 배터리 순환이용 활성화를 위한 법 제정을 추진하지만 해당 시장을 활성화하려면 배터리 상태를 정확하게 파악할 수 있는 진단 기술 고도화가 전제 조건이라는 지적이 나온다.

이동원 LG경영연구원 연구원은 “배터리 재사용 시장의 경우 배터리 잔존 수명을 정확하게 측정하고 향후에도 안전하게 작동 가능한지 예측하는 진단 기술과 이를 바탕으로 다시 배터리를 제조하는 역량이 핵심”이라며 ”진단 과정에서는 배터리의 최초 성능 대비 현재 수준을 측정해 잔존 수명을 예측하게 되는데, 보통 70~80% 이상 남아있으면 재사용에 충분하다고 본다. 하지만 현재의 진단 기술로는 향후 수명이나 안정성을 충분히 담보할 수 없어 재사용 활성화가 어렵다는 지적이 나온다. 실제로 불량 판정된 배터리의 원인 분석 시, 여러 지표가 정상범위여서 제품 불량의 명확한 인과관계를 찾지 못하는 경우가 많다”고 밝혔다.

그는 이어 “폐배터리 재사용 시장이 활성화되려면 진단 기술 고도화와 이를 기반으로 보증 책임을 질 수 있는 사업자의 연이은 등장이 필요하다. 주행 데이터를 포함한 배터리 데이터를 충분히 모으고, AI 등을 활용한 분석으로 진단의 정확도를 높이는 것이 중요하다”며 “배터리 용량 및 타입, 소재·부품별 특성, 주행 및 충전 환경 등 수많은 요인이 배터리 성능에 영향을 줄 수 있으므로 이러한 요인들이 서로 어떻게 영향을 주는지 정교하게 파악할수록 예측 확률이 높아진다”고 말했다.

국내에서는 최근 배터리 신속 진단 시스템을 선보인 ‘민테크’가 진단 분야 선두 기업으로 꼽힌다. 배터리 신속 진단 시스템은 민테크가 교통안전공단과 공동개발해 선보인 제품으로 배터리의 전기화학적 상태와 안전성을 10분 이내에 진단할 수 있는 휴대용 기기다. 서류가방 크기의 배터리 신속 진단 시스템을 차량에 연결하면, 태블릿으로 배터리의 상태 정보를 제시하는 방식이다.

민테크가 개발한 배터리 신속 진단 시스템 / 출처=민테크

기존에는 전기차 배터리의 용량 수명이나 충전, 출력 상태 등을 파악하려면 차체에서 배터리팩을 분리해 수억 원에 달하는 충·방전하는 장비에 연결해야 했다. 소요 시간도 10시간가량으로 길고 비용도 수백만 원에 달했다.

민테크가 개발한 전기차 배터리 신속 진단 시스템은 차체에서 배터리팩을 분리하지 않은 상태에서 전기화학 임피던스 분광법(EIS) 측정과 배터리관리시스템(BMS) 데이터 분석을 통해 배터리의 SOH(용량수명), SOC(충전상태), SOP(출력상태), SOB(균형상태) 등 전기화학적 상태와 안전성 상태를 10분 이내에 진단할 수 있다.

배터리 진단 기술은 배터리 안전검사와 중고차 거래 시 상태 체크, 자동차 경정비 업체 등 다양한 수요처에서 활용될 전망이다.

김필수 대림대학교 미래자동차학부 교수는 “전기차 보급이 확대되면서 폐배터리 재사용 활성화는 선택이 아닌 필수다. 이미 주요국에서는 관련 법제화와 시장 형성이 활발하다”며 “배터리 재사용 활성화를 위해서 현재 전기차 배터리의 상태를 정확하게 진단할 기술과 더불어 배터리의 SOH 와 SOC 등 핵심 정보를 파악할 다양한 데이터 활용이 필수다. 다양한 데이터와 지표가 공개될수록 배터리 진단 기술은 고도화되므로 개인 프라이버시를 지키면서도 방대한 데이터를 활용할 수 있는 방안 마련도 필요한 시점”이라고 강조했다.

IT동아 김동진 기자 (kdj@itdonga.com)