ESS로 불로장생을 꿈꾸는 전기차 배터리
  • 전시현 기자
  • 승인 2017.12.04 14:51
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글로벌 기업들은 배터리 리스, 교환 등 전기차 판매와 연계된 다양한 서비스를 통해 중고 배터리 확보가 가능하기 때문에 사업성 여부에 지속적으로 관심을 가지고 있다.

전기차 배터리 유용하게 활용하기 위해서는 ESS 선택은 필수

[Industry News 전시현 기자] 최근 급성장을 하고 있는 전기차와 함께 핵심 부품인 배터리 유통량도 급격하게 증가하고 있다. 배터리는 전기차의 가장 비싼 부품인 동시에 환경적으로도 중요하며 재활용 전략에 따라 추가적인 이윤과 비용을 좌우할 수 있다. 글로벌 기업들은 배터리를 유용하게 활용하기 위해 에너지 저장 장치(Energy Storage System 이하 ESS)를 선택한다.

최근 급성장을 하고 있는 전기차와 함께 핵심 부품인 배터리 유통량도 급격하게 증가하고 있다. [사진=pixabay]
최근 급성장을 하고 있는 전기차와 함께 핵심 부품인 배터리 유통량도 급격하게 증가하고 있다. [사진=pixabay]

에너지경제연구원 관계자에 따르면 “랩탑 컴퓨터, 스마트폰 등 주로 휴대용 IT 기기에 사용되는 소형 배터리는 단위 규모가 작고 유통 과정이 복잡해 제품을 수거, 선별하는 과정에 많은 비용이 소요된다. 많은 국가들은 제조사에 일정 수준의 수거 및 재활용 책임을 할당하고, 제조사들은 추가적인 비용 지출을 감내하고서라도 이를 수행해야 한다. 하지만 수천 배로 단위 용량이 커진 전기차 배터리의 경우 상황이 좀 다르다”고 전한다.

이어 “등록된 자산으로 이력 추적이 가능한 자동차를 통해 수거 과정이 수월 할 뿐만 아니라, 고가 부품인 만큼 추가적인 활용이 가능하다면 경제적인 추가 이윤 창출이 가능하다. 게다가 장기적인 연장 사용이 가능할 경우 자원 효율 극대화를 통한 환경 영향도 최소화할 수도 있다”라고 덧붙였다.

전기차 누적판매 및 재활용 가능한 전기차 배터리 규모 전망 [사진=독일 BEE)]
전기차 누적판매 및 재활용 가능한 전기차 배터리 규모 전망 [사진=독일 BEE]

독일, 미국 등 연구기관 추가적인 사용 가능 분석
독일 재생에너지협회(BEE)는 2030년까지 재활용 가능한 전기차 배터리 누적량이 1TWh에 도달할 것으로 전망했다. 또 미국 재생에너지연구소(NREL) 등 신재생에너지 연구기관들은 일차수명이 다한 전기차 배터리도 용도에 따라서 초기 용량의 70~80% 수준의 추가적인 사용이 가능할 것으로 분석했다.

전기차 배터리는 충·방전 횟수와 방전율, 사용온도, 운전 습관 등 사용 조건에 따라 기대수명의 편차가 크기 때문에, 차량 제조사가 배터리 성능을 보수적으로 설계해 실제적으로는 더 오래 사용 할 수 있다.

재사용 가능한 분야로는 ESS, 특히 전력 수요자와 인접한 용도의 소규모 ESS가 가장 유망할 것으로 보고 있다. 시장규모가 크고 성장성이 높은 반면 비용에 민감한 개인 소비자들이 주요 고객층이기 때문에, 저렴한 재사용배터리 수요 창출이 가능할 것이기 때문이다. 또한 혹독한 사용조건을 가정한 전기차 보다 온화한 환경에서 사용할 수 있어, 10년 이상의 장기 사용도 가능할 것으로 보고 있다.

배터리 재사용 방법에 따른 장단점 비교 [사진=ResearchGate]
배터리 재사용 방법에 따른 장단점 비교 [사진=ResearchGate]
Case별 재사용 배터리 가공비용 및 판매가 분석 결과  [사진=미국 NREL]
Case별 재사용 배터리 가공비용 및 판매가 분석 결과 [사진=미국 NREL]

판매량이 많은 차량, 배터리 재사용 사업 유리
전기차 배터리를 재사용하기 위해서는 가공 범위에 따라 크게 배터리 팩을 해체하여 모듈/셀 단위로 선별·재조립하는 방법과, 배터리 팩 단위 그대로 재사용하는 방법으로 분류할 수 있다. 우선 모듈과 셀 단위로 선별·재조립하는 경우 불량모듈과 셀을 선별해내고 용도에 맞는 최적의 ESS를 재구성할 수 있다. 반면 추가 가공시간 및 비용이 소요되며, 안전 확보를 위한 까다로운 작업환경이 필요하다.

또한 작업자의 숙련도와 공정단계 및 규모에 따라 비용 편차가 발생할 수 있다. 배터리 팩 단위 그대로 재사용 하는 경우에는 프로세스 단축을 통한 비용절감이 가능한 장점이 있다. 반면 배터리 팩 비표준화로 용량확대를 위해서는 설계적인 제약이 존재한다. 전기차용 배터리팩은 자동차 세그먼트(Segment), 크기, 주행 특성 등에 따라 모양과 탑재 위치가 천차만별이기 때문이다.

재생배터리의 예상 가격 수준은 사용 조건 및 상태에 따라 달라지지만, 2015년 미국 재생에너지연구소(NREL)는 연구를 통해 재생배터리의 이론적 판매가격을 신규 제품 대비 30~70% 수준으로 분석했다.

에너지경제연구원 관계자는 “신규 배터리 가격이 높을수록 중고배터리 매입비가 높아지기 때문에 배터리 구입비가 가장 중요한 비중을 차지하는 반면, 신제품 가격이 낮아질수록 가공비의 비중이 증가하게 된다. 또한 작업자의 숙련도가 운영효율에 큰 영향을 미치기 때문에 셀 단위로 분해 가공은 경제성 확보가 어렵다”고 내다보고 있다.

이를 종합적으로 판단하면 비용최소화를 위해서는 단일차종, 모듈단위 이상의 배터리를 가공해야 한다는 기본 전제조건이 도출된다. 결국 판매량이 많은 전기차 모델이 배터리 재사용 사업에도 유리하다.


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