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폐배터리

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  • 주요 이벤트 / 산업주가 상승 하락 이유

  1. 산업 기본정보

    1. 개요

      1. 폐배터리 산업은 더 이상 사용할 수 없는 배터리를 여러 공정을 거쳐 다시 가치있는 상태(소재, 배터리 등 여러 형태)로 되돌리는 것이다. 폐배터리 산업의 주요 원재료는 크게 두 가지다.
      2. 생산과정에서 문제가 있어 폐기되는 잔여 배터리 및 양극재 불량(스크랩)(배터리 스크랩, 양극재 스크랩)와 소비자들이 사용한 후 재활용을 위해 수거된 배터리(이하 [사용 후 배터리])다.

    2. 폐배터리 활용 방법[리사이클링, 재사용]

      1. 리사이클링
        1. 리사이클링 시장은 다양한 형태(양극활물질, 양극판스크랩, 젤리롤, 전지, 모듈, 팩 등)로 배출되는 배터리 스크랩과 사용 후 배터리를 전처리/후처리 공정을 거쳐 주요 배터리 원소재인 코발트, 니켈, 망간, 리튬, 알루미늄, 구리, 플라스틱 등을 추출해 사용하는 방법
      2. 재사용
        1. 주로 사용 후 배터리가 원재료이며, 원소재 추출이 아닌 간단한 가공을 거쳐 배터리를 다른 응용처(주로ESS)에 다시 사용하는 방식이다

    3. 폐배터리 리사이클링 방법 배터리 리사이클링 방식은 크게 건식(Pyrometallurgical) 제련과 습식(Hydrometallurgical)제련으로 나뉜다. 건식제련과 습식제련을 나누는 큰 특징은 전처리부터다. 습식 공정은 배터리 파∙분쇄(물리적 전처리)를 통해 얻은 분말(블랙파우더, 블랙매스 등)을 습식제련을 통해 유가금속을 회수하는 방식이고, 건식제련은 고온의 용융 작업을 통해 발생하는 슬래그를 처리하여 유가 금속을 회수하는 방식이다.

  2. 시장전망

    1. 배터리보다 빠르게 커지는 폐배터리 시장

      1. 배터리 전문 시장조사 기관인 SNE리서치에 따르면 폐배터리 시장 규모는 2025년 299억달러에서 2030년 536억달러, 2040년에는 1,741억달러로 빠르게 성장할 것이다.
      2. SNE는 25년에 78.6만톤, 2030년에 143.6만톤에 달하는 배터리(스크랩+사용후 배터리)가 재활용 될 것이라 전망했다. 우리는 리사이클링을 위한 폐배터리(스크랩+사용 후 배터리) 물량이 용량 기준으로 2022년 35GWh에서2030년 336GWh로 빠르게 커질 것으로 추정한다. 시장 규모 추산의 핵심 가정은 다음과 같다.
      3. 배터리 셀 제조 공정의 평균 수율은 9095%다. 즉 셀 제조 시 510%의 스랩(불량률)이 발생한다. 그러나 실질 수율은 더 낮을 것이다. 배터리 시장이 성장 초반이기 때문에 기존 공장 내에서 생산 라인을 늘리기도 하지만, 북미, 유럽 등 새로운 지역에 생산기지를 건설해 초반 수율 확보가 쉽지 않기 때문이다. 낮은 수율로 폐배터리 산업의 원재료인 배터리 스크랩이 더 많이 생길 수 밖에 없다. 본보고서에서는 글로벌 이차전지 생산의 7.5%를 스크랩 물량으로 가정했다.

    2. 사용 후 배터리는 2025년부터 본격적으로 시장 공급

      1. 사용 후 배터리는 2025년부터 폐배터리 시장에 의미있게 원재료로 공급될 것이다. 일반적으로 전기차용 배터리는 전기차를 510년 운행하게 되면 용량이 초기의 7080% 수준으로 낮아지게 된다. 따라서 성능 및 안전상의 이유로 배터리는 평균 7~8년 주기로 교체가 필요하다. 2018년부터 본격적으로 전기차가 팔리기 시작했기 때문에 2025년부터 폐배터리 시장에 의미 있게 원재료로 공급될 것이다. 이 중 20%가 재활용 된다고 가정했으며, 그 20%는 5년에 걸쳐서(15%, 25%, 40%, 20%) 재활용이 될 것이라 추정했다. 사용 후 배터리는 2030년 이후부터 중요한 재활용 대상이 될 것이다.

    3. 공급망 편가르기에 도움되는 도시광산

      • 리사이클된 지역이 원산지로 인정
      1. 글로벌 주요 권역별로 자국 산업 보호가 최근 배터리 산업의 핵심 화두다. 자국(경제 권역)의 산업 보호를 위해 부품 및 광물을 현지 및 동맹국 내에서 조달을요구하고 있다. 미국의 IRA를 예로 들면 광물자원의 경우 미국 및 미국FTA 국가로부터 조달한 광물을 사용해야 IRA보조금(소비자 tax credit) 요구조건에 부합하게 된다. 즉 최초의 원산지와 상관없이 리사이클된 지역이 도시광산이 되어 제2의 원산지가 된다.
      2. 유럽의 경우에도 EU의 핵심 원자재법(CRMA)에서는 2030년까지 EU 연간 전략원자재 소비량의 10% 추출, 40% 가공, 15% 재활용 역량을 보유하는 내용을 담았다. 또한 EU 연간 소비량의 65% 이상을 단일한 제3국에 의존하지 않도록 수입 다변화에 나서고 있다. 코발트, 흑연 등 일부 광물은 중국을 비롯한 특정 국가에 대한 의존도가 큰 상황이다. 또한 리튬은 배터리의 필수 소재이나, 생산량을 단시간에 급격히 늘리기 어렵고, 정제 국가가 칠레와 중국에 쏠려 있다. 이는 배터리 생태계 전반을 위협하는 요인이며 향후 수급 불안과 원산지 문제를 촉발할 수 있으므로 공급망 다변화 및 리사이클의 필요성이 대두되고 있다

    4. 아직 개화기인 리사이클링 산업

      • 수요에 비해 전처리/후처리 시설이 미비한 상황
      1. 폐배터리 산업은 아직 걸음마 단계다. 우리가 추산하는 폐배터리 재활용 시장은 2025년 100GWh로 커질 전망인데, 아직 후처리 기준 글로벌 생산 설비는 규모는 미비하다. 국내 배터리 3사의 경우에도 향후 빠르게 늘어나는 배터리 생산량에 준하는 전처리/후처리 협력사들(밸류체인)을 아직 구축하지 않았다. 특히 한국 리사이클링/배터리 회사들은 IRA 관련하여 광물 원산지 규제를 피하기 위해 북미 지역에 전처리/후처리 공장 진출을 준비 중이다.

  3. 비즈니스모델 / 밸류체인

    2. 원재료 가격 및 최종 판매 가격은 글로벌 공정가격을 기준(LME)으로 책정
      1. 원재료를 공급하는 회사(셀 제조사, 양극재 회사, 사용후 배터리 수집처 등)는 폐배터리의 주요 메탈 함유량을 계산 후 이를 참고해 가격을 책정(각 주요 메탈의 LME(London Metal Exchange) 등 글로벌 공정가격에 일정부분 할인)해 전처리 회사에 판매한다.
      2. 전처리 회사는 배터리 파우더(블랙매스/블랙파우더)를 생산해 다시 메탈 함유량을 계산 후 공정 가격을 기준으로 할인해 가격을 책정한다. 이후 후처리 회사에 판매한다. 후처리 회사는 최종 생산된 주요 메탈을 글로벌 공정 가격에 준해 고객사에 판매한다.
    3. 수직계열화가 유리
      • 중간 마진을 없애고, 안정적으로 원재로 조달 가능
      1. 따라서 리사이클링 산업은 전처리/후처리 공정의 수직계열화가 사업 영위의 핵심 경쟁력 중 하나다.
      2. 수직계열화(전처리 공장을 함께 운영하는 후처리 회사) 회사는 블랙매스/블랙파우더의 중간 마진이 사라져 수익성 제고에 도움이 된다. 또한 안정적인 원재료 조달이 가능하다. 수직계열화를 이룬 회사들은 일반적으로 전처리에서 만들어진 배터리파우더(블랙매스, 블랙파우더) 전량을 자체 후처리 공정에 쓰이고, 남는 것은 외부에 판매한다. 만약 후처리 공장 capa가 전처리 capa를 넘어선다면, 전처리 공장에서 생산된 원재료를 내부 사용 후 추가적으로 필요한 만큼은 외부에서 사오는 구조다.
      3. 전세계에서 전처리/후처리 수직계열화를 구축해 안정적으로 공장을 가동중인 회사는 한국의 성일하이텍, 아이에스티엠씨, 유럽의 유미코어, 중국의 3사(화유코발트, GEM, Brunp) 등으로 파악된다.
      4. 캐나다의 Li-Cycle(LICY)은 북미 및 유럽 지역에 전처리 공장을 보유하고 있고, 현재 북미에 후처리 공장을 건설하고 있다. 레드우드머트리얼즈도 전, 후처리 공장을 갖추고 있지만 아직 대규모 상업 생산에는 도달하지 못한 것으로 추정한다.
      5. 그룹사 안에서의 수직계열화를 구축한 회사도 존재한다. 포스코에이치와이클린메탈은 포스코그룹 내에 전처리 회사(PLSC, 폴란드 위치)로부터 원재료를 공급받는다.
    4. 폐배터리 스크랩 안정적 확보도 핵심 경쟁력
      1. 전처리의 원재료인 폐배터리 및 양극재 스크랩 조달처를 확보하는 것도 리사이클링 사업의 핵심 경쟁력이다. 이는 전처리 회사들에게 필요한 역량이나, 결국 초반의 산업 성장기를 거쳐 안정기로 접어들면 리사이클링 밸류체인도 폐쇄적인 방향으로 변할 것으로 판단하기 때문에 수직계열화를 구축한 리사이클링 회사 혹은 각각의 밸류체인 전체에 중요한 이슈다.
      2. 따라서 주요 리사이클링 회사들은 국내 배터리3사 혹은 주요 양극재 회사들과 긴밀한 사업관계를 맺고 안정적으로 스크랩 조달을 위한 노력을 기울이고 있다.
      3. 한국의 대표적인 리사이클링 회사(전/후처리 모두 보유)인 성일하이텍의 사업보고서를 열람하면 배터리 회사(셀 제조사)들은 매년 입찰로 공정 스크랩을 매각하고 있다. 기본적으로 스크랩 가격은 코발트, 니켈 등의 시세에 따라 변동하는 구조이기 때문에, 배터리 회사와 전처리 회사들의 계약은 물량은 고정하고, 가격은 분기 혹은 월별로 가변적일 것이다. 또한, 원재료 매입과 메탈의 매출까지 소요되는 기간은 약 1개월, 원자재 가격 변동에 1개월간 노출된다. 즉 원자재 가격이 상승하는 시기에는 실적이 양호하고, 하락하는 시기는 실적이 부진하다.
    5. 국내 주요 리사이클링 회사들의 원재료 수급처 및 협력 회사 정리
  • 리스크요인
    1. 원재료의 안정적인 확보
      • 폐배터리 사업의 핵심은 사용 후 배터리와 스크랩의 안정적인 조달 가능 여부다. 주요 리사이클링 회사들 모두 배터리 회사 및 양극재 회사들과 파트너쉽을 맺고 안정적인 조달을 위해 노력 중이다. 그러나 향후 폐배터리 산업이 발전하고, 안정적인 이익을 거둘 수 있게 된다면 자동차 OEM을 포함한 배터리 제조사들이 직접 폐배터리 산업에 진출할 수 있는 가능성은 열려있다. 또한 자금력을 앞세워 대기업들이 무리하게 산업에 진입(원재료 조달을 값비싸게)하게 되면 산업 전반의 수익성이 악화될 수 있다.
    2. 아직 대량 양산 실적이 부족한 후처리 기술들
      • 아직 대규모로 후처리 공정을 단행한 회사가 많지 않다. 후처리 공정은 각 회사별로 연구 단계에서는 높은 회수율을 자랑하지만, 실제 양산까지 이어져 reference를 보유한 회사는 많지 않다. 국내에서는 성일하이텍이 있고, 해외에서는 유미코어와 중국의 3대 회사들이 있다. 미국의 Li-Cycle도 2023년 가동을 목표로 뉴욕 로체스터에 첫번째 hub를 건설중이다.
    3. 메탈 가격 변화에 따른 변동성 큰 실적
    • 아직 폐배터리 시장은 개화기 단계로 향후 실적 추정에 큰 어려움이 있다. 배터리 회사들의 생산 계획 변동성(스크랩 조달 규모), 그리고 국제 메탈 가격(탄산리튬, 코발트, 니켈 등)의 변동성 등이 매출을 추정을 함에 있어 가장 고려해야할 요소다. 원가 연동 계약 방식에 따라 수익성 훼손은 크지 않지만, 메탈 가격 변화는 매출액 및 단기 수익성 변화에 큰 영향을 준다.
  1. 관련기업
    1. 수거/검사 공정 #배터리수거/검사
    2. 재사용 공정 #배터리재사용
    3. 전처리 공정 #전처리
    4. 후처리 공정 #후처리
마지막 수정 일자
리사이클링