일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.2.16

세계에서 활발한 LIB 재활용
EV의 배터리 팩을 그대로 정치용으로
차량탑재용 배터리 감시 CAN을 유용

-- LIB의 순환 경로에 3개의 ‘R’ --
차량탑재용 축전지 등의 당초 역할을 끝낸 리튬이온 2차전지(퇴역 LIB)를 회수해 재차 활용하는 사업은 크게 3개의 ‘R’로 나눌 수 있다. (1) 차량탑재용 배터리 팩을 그대로 정치형 축전지 등의 다른 용도로 사용하는 ‘Repurpose’, (2) 배터리 팩을 분해해서 셀을 선별하고, 그것을 다시 배터리 팩에 사용하는 ‘Reuse’, (3) 배터리를 재료로까지 분해해서 신규 배터리 제조에 이용하는 ‘Recycle’이다.

기존에는 ‘3개의 R’이라고 하면 Reuse, Recycle, Reduce였다. Reduce는 이용량 또는 폐기물을 줄이거나 에너지 절약(화석연료의 사용량 삭감)을 도모하는 것을 말한다. 다만 폐기물을 줄이는 효과는 Reuse와 Recycle에도 있다. 또한 특히 재생가능 에너지가 점차 도입되고 있는 지역에서는 전력이 남아도는 케이스가 많아 에너지 절약의 의의는 희미해지고 있다.

이 중 Repurpose는, ‘2차 이용’이라고도 불리지만 실은 비교적 새로운 퇴역 LIB의 사용법이다. 배터리 팩의 분해 등을 하지 않기 때문에 추가 비용이 매우 적다는 이점이 있는 한편, 최근까지는 성능이 떨어진 배터리 셀을 포함한 배터리 팩을 그대로 사용하는 것은 정치형 축전지라고 해도 합리적이지 않다고 생각했기 때문이다. 구체적으로는 성능이 떨어진 배터리 팩은 내부의 셀 용량이나 배터리 저항치에 큰 편차가 있다. 특히 전압이나 전류가 이상치(異常値)가 된 셀이나 배터리 팩이 있으면 다른 셀이나 배터리 팩에도 악영향을 미칠 수도 있다. 그것이 '신구 배터리를 섞어 쓰면 안 되는' 이유이기도 하다.

다만 최근에는 배터리의 제어를 연구함으로써 Repurpose도 더 이상 ‘금기’의 사용법이 아니게 되었다.

-- 이상한 모듈은 그 자리에서 오프 --
이 Repurpose 사업의 전개에 적극적인 것이 이토추상사나 마루베니와 같은 일본의 상사이다. 이토추상사는 중국의 기업과 제휴해, 그 기업을 통해 회수한 전동 버스용 배터리 모듈을 이용한 정치형 축전지 시스템 ‘Bluestorage’를 개발했다. 국내 초호기는 야마구치현에서 가동시켰다고 한다. “배터리 모듈의 진단과 선별은 제휴 기업이 하며, 그곳에서 A등급의 것을 공급받고 있다”(이토추상사).

이토추상사는 배터리 성능의 열화나 불균형의 영향을 회피하는 아이디어로서, 배터리 모듈의 상태를 상시 모니터링하고, 특히 열화 상태가 큰 모듈이 있는 경우는 그것을 접속한 계열을 통째로 오프로 하여 시스템 전체에 영향을 주지 않도록 한 점을 든다.

-- 차량탑재 시대의 말로 셀과 대화 --
마루베니가 출자한 미국의 B2U Storage Solutions(B2U는 ‘Battery Second Use’의 약자)도 Repurpose, 즉 차량탑재용 배터리 팩을 그대로 정치형 축전지 시스템의 배터리로서 이용한다. B2U의 경우, (이토추상사의 제휴 기업이 하고 있는) 사용하기 전에 배터리 팩을 진단하거나 선별하는 작업도 하지 않는다고 한다.

그 대신에 이용할 때는 상태 감시의 눈을 배터리 팩, 배터리 모듈, 그리고 모듈 내의 개개의 셀에까지 확대했다.

배터리 팩 내부의 셀 상태를 아는 수단으로는, CAN(Controller Area Network)의 통신 프로토콜을 이용하고 있다고 한다. 말하자면, 배터리 팩이 EV에 탑재되어 있었을 때와 같은 말을 사용하여, 셀이나 또는 셀들이 접속된 계열의 상태를 파악해서 제어하고 있는 것이다.

B2U는 미국에서 독자적으로 배터리 팩을 회수하고 있다. 현시점에서는 닛산자동차의 EV ‘리프’의 배터리 팩을 주로 사용하고 있는 것으로 보인다. 그러나 마루베니의 ‘특정 벤더의 배터리에 의존하지 않는 전략’을 고려, 앞으로는 여러 벤더의 배터리 팩을 사용해 나간다고 한다.

-- 높은 참여 장벽이 역효과? --
이전부터 존재했던 Reuse 사업자의 대표격은 닛산자동차와 스미토모상사가 2010년에 공동 출자해 설립한 4R 에너지다. 여기서 ‘4R’은 Recycle, Reuse, Refabricate(재제품화), Resell(재판매)을 말한다. 다만, LIB의 Reuse나 Recycle 사업은 시작 시기가 빠른 것이 반드시 유리하게 작용하지는 않는다. 왜냐하면 발매된 EV에서 일정한 양의 퇴역 LIB가 나올 때까지 10년 전후의 시간이 걸리기 때문이다.

실제로 4R 에너지가 후쿠시마현 나미에초에 재제품화를 위한 공장을 가동시킨 것은 18년이다. 그 후에는 재생한 배터리 팩으로 여러 개의 정치형 축전지 시스템을 구축하거나 재생 차량탑재용 배터리 팩을 판매하기 시작했지만 사업이 순조롭게 성장하는 모습은 아니다. 스미토모상사는 “현시점의 사업 규모에 대해서는 대답할 수 없다”라고 말한다.

4R 에너지는 “공장을 가동하기까지의 8년을 배터리의 잔존 용량 등의 상태를 알기 위한 노하우의 축적에 사용했다. 그것이 후발 경쟁 타사와의 큰 차별화 요인이 되었다”라고 말한다. 실제로 현재로서는 강력한 라이벌이 될만한 Reuse 사업자는 나오지 않았다.

다만 그 높은 참가 장벽이 결과적으로 4R 에너지에게 역효과로 작용할지도 모른다. 이유는 크게 2개다. 스미토모상사는 앞으로는 리프의 배터리 이외로도 확장해 나간다고 하지만, 그 경우에 지금까지 축적해 온 리프를 위한 LIB의 노하우가 타사의 배터리에도 유효하다고는 할 수 없다는 점이다. 그 밖에 Reuse 사업의 ‘동료’가 있다면 서로 노하우를 공유하는 방법도 생각할 수 있었겠지만 그것이 불가능하다.

또 다른 이유는 최근 1~2년 사이에 전세계에서 EV용 LIB의 재활용 사업에 대한 관심이 급격하게 높아지면서 세계적인 대기업부터 벤처기업까지 다양한 사업자가 각각 수백억~수천억 엔 규모의 거액을 투자해 다수 참가하기 시작했기 때문이다. 비용 절감을 이유로 배터리 모듈을 갑자기 파쇄해 버리는 최근의 재활용 사업에는, 셀의 상태를 아는 노하우가 도움이 되지 않는다.

Repurpose에는 추가 비용이 거의 들지 않는다는 강점이 있지만, Reuse는 배터리 팩의 분해와 재제품화에 적지 않은 비용이 든다. 재활용 사업자와의 ‘퇴역 LIB 쟁탈전’이 본격화됐을 때 생존할 수 있을지는 불투명하다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.