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제목 : 글로벌) 배터리 순환성: 미래 중요 재료 공급원을 위한 혁신 동향

        (Battery Circularity: Innovation trends for a future source of critical materials)

지역별 배터리 재활용 공급 원료 및 재활용 용량 전망 (2023–2050, IEA 공표 공약 시나리오)

* 설명: 유럽·미국·중국 3개 지역 모두에서 2030년대 중반 이후 EV 수명 종료 배터리가 재활용 원료의 주력으로 전환되며, 현재 대부분을 차지하는 제조 스크랩의 비중은 상대적으로 감소한다. 중국은 2050년 기준 약 2TWh로 타 지역을 압도하는 재활용 용량을 확보할 전망이며, 유럽과 미국은 발표된 재활용 용량이 공급 원료 증가 속도를 따라가지 못하는 갭이 존재한다. 이는 향후 재활용 인프라 투자와 정책 대응이 시급함을 시사하며, 특히 2035년 이전에 시스템을 선제적으로 구축해야 한다는 근거가 된다.

1. 배터리 시장과 순환경제의 부상

리튬이온 배터리 시장은 2020년 약 180GWh에서 2024년 1,100GWh로 5배 이상 성장하였으며, 2030년에는 3,500GWh를 초과할 것으로 전망된다. 이와 함께 전기차 노후화로 인한 폐배터리가 2030년 약 120만 개, 2040년 1,400만 개에 달할 것으로 예측되어, 배터리 수명 종료 관리가 핵심 과제로 부상하고 있다. 배터리 순환경제는 재활용, 재사용, 재목적화를 통해 공급망 집중도를 완화하고 핵심 광물의 2차 공급원을 확보하는 전략적 수단으로 주목받고 있다.

2. 혁신 동향 및 특허 분석

(전체 성장 추세) 배터리 순환경제 분야의 국제특허패밀리는 2017년 이후 연평균 42%의 성장률을 기록하며, 전 기술 분야 평균(2%) 및 충전지 생산(16%)을 크게 상회한다. 2023년 기준 연간 IPF 수는 약 500건에 이르렀으며, 국내외 특허를 합산하면 2,400건을 넘는다. 이는 배터리 순환경제가 초기 단계를 벗어나 성숙한 혁신 생태계로 진입하고 있음을 시사한다.

(기술별 분포) 2000–2023년 전체 기간에 걸쳐 수집 단계와 습식제련(hydrometallurgy)이 특허 출원을 주도하였다. 2020–2023년 기간의 최다 기술은 습식제련(661건), 안정화 및 방전(330건), 파쇄(251건), 건식제련(208건) 순으로, 기술 기반이 점차 다변화되고 있다. 특히 파쇄 관련 특허의 급증은 기계적 전처리 기술의 혁신이 가속화되고 있음을 보여 준다.

3. 지역별·기업별 혁신 지형

(아시아의 부상) 2023년 기준 아시아 출원인이 전체 IPF의 63%를 차지하며 혁신을 주도하고 있다. 특히 세계 최대 배터리 제조사 CATL의 재활용 자회사 Brunp(중국)이 2020–2023년 압도적인 출원 건수로 1위를 기록하였다. 2019년까지는 Toyota, LG, Sumitomo Metal Mining 등 일본·한국 기업이 선도하였으나, 이후 중국계 기업들이 빠르게 격차를 벌이고 있다.

(중국의 지배력) 배터리 순환경제 분야에서 중국의 IPF 비중은 2013년 5%에서 2023년 29%로 급등하였다. 더불어 2023년까지 5년간 전 세계 특허(국내·국제 합산)의 약 70%가 중국 내 특허였다. 이는 배터리 금속 정제 분야에서 중국이 20개 핵심 광물 중 19개의 정제 생산을 지배하는 현실과 맞물려, 공급망 다변화 목적의 배터리 순환경제가 오히려 특정 국가에 집중되는 역설적 상황을 보여 준다.

(유럽의 위치) 유럽은 보고 기간 전반에 걸쳐 IPF의 약 20%를 유지하며 고부가가치 국제 발명에서 중요한 역할을 하고 있다. BASF, Umicore 등 대기업과 CEA 등 연구기관, 그리고 스타트업이 균형 잡힌 혁신 생태계를 형성하고 있다. 특히 원격 취급 기술(34%), 격리·고정화(30%), 열적 전처리 후 습식제련 추출(26%) 분야에서 유럽 출원인의 비중이 높아, 수집 및 전처리 단계에 강점이 집중되어 있다.

4. 정책 및 전망

(정책 환경) EU는 2023년 배터리 규정(Regulation 2023/1542)을 통해 재활용 함량 의무, 배터리 디지털 여권, 물질 회수 목표(2031년 코발트·구리·니켈 95%, 리튬 80%) 등을 도입하였다. RESourceEU 행동계획은 2026년 9월부터 비OECD 국가로의 블랙매스 수출을 금지하고, 18억 유로 규모의 '배터리 부스터' 프로그램을 추진할 예정이다. 중국은 2026년 4월부터 신에너지차 배터리 회수 책임을 자동차 제조사에 부과하는 법령을 시행하고 있다.

(향후 과제) 배터리 순환경제가 구조적 경쟁력을 갖추기 위해서는 효율적인 리튬 회수, 복합 블랙매스 처리, 불소 결합제·전해질 관리, 진화하는 배터리 화학 대응 등 기술 혁신이 지속되어야 한다. 또한 수명 종료 배터리 공급과 재활용 사업자 수의 불균형으로 인한 '죽음의 계곡' 문제, 중국의 과잉 설비(현재 가동률 약 20%) 등 구조적 과제가 남아 있으며, 인내 자본과 정부 지원이 병행되어야 한다.