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사용후 배터리 산업 경제성 분석과 전기적 안전관리 개선방안 연구 An Economic Analysis of the End-of-Life Battery Industry and Policy Measures to Improve Electrical Safety Management
보고서명

사용후 배터리 산업 경제성 분석과 전기적 안전관리 개선방안 연구

 보고서명(영문)

An Economic Analysis of the End-of-Life Battery Industry and Policy Measures to Improve Electrical Safety Management
  • 책임자 황경인
  • 소속기관산업연구원
  • 내부연구참여자신동한,임태민,이소영
  • 외부연구참여자윤형익,송준서,황영익,이재윤,홍공현 ,박천수,이연수
  • 발행기관 경제·인문사회연구회
  • ISBN979-11-5567-832-9
  • 출판년도2026
  • 페이지332
  • 보고서유형 협동연구보고서
  • 연구유형 정책
  • 표준분류 에너지·자원 > 에너지·자원일반
  • 자료유형연구보고서
  • 공공누리유형 4유형 (출처표시+상업적이용금지+변경금지)
  • 주제어사용후 배터리 산업, 경제성 분석(비용편익분석), 순환경제, 사용후 배터리 재사용, 사용후 배터리 재활용, 핵심광물 회수, 사용후 배터리 성능 평가
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  • 전기차 보급 확대와 초기 보급 차량의 사용기간 경과에 따라 향후 사용후 배터리 발생량이 본격적으로 증가할 것으로 예상된다. 사용후 배터리는 잔존성능에 따라 재사용·재제조하거나 재활용을 통해 리튬·니켈·코발트·망간 등 핵심원자재를 회수할 수 있다는 점에서 일반적인 폐기물과 구별된다. 특히 배터리 핵심광물의 높은 해외 의존도를 고려할 때 사용후 배터리의 순환이용은 새로운 경제적 가치의 창출뿐만 아니라 핵심광물 공급망 안정과 자원순환 측면에서도 중요한 의미를 갖는다. 이에 주요국은 배터리의 생산과 사용뿐만 아니라 회수·재사용·재활용에 이르는 전 생애주기를 포괄하는 관리체계를 강화하고 있으며, 국내에서도 사용후 배터리 산업의 육성과 체계적인 관리를 위한 법·제도 및 인프라 구축이 추진되고 있다.
    본 연구는 이러한 변화에 대응하여 국내 사용후 배터리 산업의 구조와 경제성을 분석하는 한편, 산업의 지속가능한 성장을 뒷받침하기 위한 관리체계와 성능평가 개선방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 첫째, 국내외 법·제도 분석을 토대로 사용후 배터리 산업의 범위와 밸류체인을 정의하고 국내 기업 생태계의 특징과 경쟁력을 분석하였다. 둘째, 2026~2035년을 대상으로 전기차 보급과 사용후 배터리 발생량을 전망하고 재사용·재활용을 통해 창출되는 경제적·환경적 편익과 산업 육성에 필요한 공공·민간 비용을 정량화하여 비용편익(B/C) 분석을 수행하였다. 셋째, 국내와 EU·미국·중국의 사용후 배터리 관련 법·제도와 정책 및 국내외 표준화 동향을 비교하여 국내 관리체계의 개선과제를 도출하였다. 마지막으로 사용후 배터리의 안전성과 잔존가치를 판단하는 핵심 기반인 성능평가의 국내외 현황을 분석하고, 보다 효율적이고 신뢰성 있는 성능평가체계 구축을 위한 정책방안을 검토하였다.
    먼저 본 연구는 사용후 배터리 산업의 범위와 밸류체인을 체계적으로 정의하기 위해 국내와 EU의 관련 법·제도에서 규정하고 있는 산업활동을 비교하고, 양측에서 공통적으로 확인되는 산업활동을 도출하였다. 사용후 배터리는 안전과 환경, 자원순환 등의 이유로 각 단계의 산업활동이 법·제도에 의해 규율되는 특성이 강하다는 점에서, 실제 산업의 범위를 파악하기 위해서는 관련 법·제도에서 어떠한 활동을 규정하고 있는지를 살펴볼 필요가 있다. 사용후 배터리 산업은 아직 시장 형성 초기 단계로 산업의 범위와 밸류체인에 대한 일관된 정의가 확립되어 있지 않은 반면, 안전과 환경, 자원순환 등의 특성으로 인해 회수부터 운송·보관, 평가, 재사용·재제조 및 재활용에 이르는 주요 활동이 법·제도에 의해 규율되고 있다. 이에 본 연구는 국내와 EU의 관련 법·제도에서 공통적으로 규정하고 있는 산업활동을 사용후 배터리 산업을 구성하는 핵심 활동으로 보고, 이를 토대로 회수, 운송·보관, 성능평가·정보관리, 재사용·재제조, 재활용·핵심원자재 회수의 5단계 밸류체인을 정의하였다.
    이렇게 정의한 사용후 배터리 산업의 밸류체인 구조를 분석틀로 활용하여 각 단계에 참여하는 국내 주요 기업을 식별하고, 이를 토대로 국내 사용후 배터리 기업 생태계의 구조와 특징을 분석하였다. 분석 결과, 첫째, 사용후 배터리 산업은 완전히 새로운 기업군을 중심으로 형성되기보다는 기존 자동차·배터리·소재산업의 기업들이 자신이 보유한 기술과 사업역량을 활용하여 밸류체인의 인접 영역으로 진입하는 형태로 발전하고 있다. 둘째, 재사용 분야에 비해 재활용 분야의 산업기반이 상대적으로 먼저 형성되고 있다. 셋째, 대기업을 중심으로 배터리 확보에서 재활용 원료의 공급망 재투입까지 밸류체인을 내부화하려는 움직임과 특정 공정·기술에 특화된 전문기업의 시장 참여가 병존한다. 넷째, 향후 산업경쟁력 확보를 위해서는 사용후 배터리 물량 자체를 안정적으로 확보하는 것뿐만 아니라 개별 배터리의 성능·안전상태와 사용이력에 관한 정보 확보가 중요하다. 마지막으로 우리나라는 자동차, 배터리 셀, 소재 및 재활용 산업을 연결할 수 있는 산업기반을 보유하고 있어 회수된 핵심원자재가 다시 배터리 생산으로 투입되는 폐쇄형 순환공급망을 구축할 수 있는 잠재력이 있는 것으로 평가된다.
    본 연구는 사용후 배터리 산업 육성의 경제적 타당성을 정량적으로 평가하였다. 기존 연구와 달리 개별 재활용 기업이나 특정 공장의 사업성을 평가하는 데 그치지 않고, 국내 사용후 배터리 산업을 육성하는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하는 정책적 관점에서 비용편익 분석을 수행하였다. 편익은 재사용 배터리의 잔존가치, 재활용을 통해 회수되는 유가금속의 경제적 가치와 재사용·재활용에 따른 온실가스 감축의 환경적 가치로 구성하였다. 비용에는 공공부문의 수거·성능평가 인프라 구축·운영비와 민간부문의 재사용·재활용 시설 투자비(CAPEX) 및 운영비(OPEX)를 포함하였다. 또한 재사용된 배터리가 일정 기간 사용된 이후 다시 재활용되는 2차 순환까지 고려하여 시간에 따른 배터리의 순환구조를 분석하였다.
    경제성 분석 결과, 기준 시나리오에서 사용후 배터리 산업의 비용편익비율(B/C Ratio)은 1.13으로 추정되어 분석기간 전체를 기준으로 사회적 편익이 사회적 비용을 상회하는 것으로 나타났다. 이는 사용후 배터리 산업이 일정한 조건 아래 경제성을 확보할 가능성이 있음을 정량적으로 보여준다는 점에서 의미가 있다. 다만 B/C가 경제성 판단 기준인 1을 크게 상회하는 수준은 아니어서 시장과 기술 여건의 변화에 따라 경제성 확보 여부가 달라질 가능성도 확인되었다. 민감도 분석 결과, 평균 배터리 수명을 10년으로 가정한 기준 시나리오의 B/C는 약 1.13이며, 평균수명이 8년 또는 12년인 경우에는 모두 약 1.14로 나타났다. 반면 NPV는 평균수명 8년에서 약 3,857억원, 10년에서 약 2,304억원, 12년에서 약 1,650억원으로 변화하였다. 이는 배터리 수명이 분석기간 내 발생물량과 편익·비용의 절대 규모 및 실현시점을 변화시키지만, 그 비율인 B/C의 변화는 상대적으로 작다는 것을 의미한다. 재사용 배터리 가치가 기준 대비 ±20% 변화할 경우 B/C는 약 1.03~1.22, NPV는 약 538억~4,069억원으로 변동하였다. 핵심광물 가격이 ±20% 변화할 경우에는 B/C가 약 1.00~1.25로 나타났으며, 가격이 20% 하락하는 경우 B/C는 1.004, NPV는 약 76억원으로 경제성의 임계수준에 근접하였다. 또한 민간부문의 CAPEX·OPEX가 기준보다 20% 증가할 경우 B/C는 1.001, NPV는 약 21억원까지 낮아지는 반면, 20% 감소할 경우에는 B/C가 약 1.29, NPV가 약 4,586억원으로 증가하였다. 따라서 사용후 배터리 산업의 경제성은 발생·처리물량뿐 아니라 단위당 회수가치와 처리비용, 편익·비용의 발생시점을 함께 고려하여 판단할 필요가 있다. 설정한 민감도 조건에서는 민간 CAPEX·OPEX와 핵심광물 가격이 큰 B/C 변동폭을 보였으며, 재사용 배터리 가치도 순편익 규모와 경제적 타당성의 여유에 상당한 영향을 미쳤다. 다만 변수별 변화 조건이 다르므로 이러한 결과를 정책적 중요도의 순위로 직접 해석해서는 안 된다.
    이러한 분석 결과는 사용후 배터리 처리물량의 확대와 함께 배터리 한 단위에서 창출되는 가치를 높이는 것이 산업의 경제성 확보에 중요함을 시사한다. 전기차 보급 확대에 따른 사용후 배터리 발생량 증가는 시장규모를 확대하고 관련 기업의 사업기회를 늘린다는 점에서 산업 활성화에 긍정적으로 작용한다. 다만 처리물량이 증가하면 회수·성능평가와 재사용·재활용에 필요한 비용도 함께 증가하므로, 물량 확대가 반드시 그에 비례한 경제성 향상으로 이어지는 것은 아니다. 따라서 향후 산업정책은 사용후 배터리의 안정적인 확보와 예상 처리물량에 맞춘 설비확충을 추진하는 동시에, 배터리 한 단위에서 회수되는 경제적·환경적 가치를 높이고 처리비용을 절감하는 방향으로 추진될 필요가 있다. 잔존성능과 안전성이 충분한 배터리는 재사용의 추가 편익과 검사·재구성·운영 등에 필요한 추가 비용을 함께 검토하여 적절한 활용경로로 배분해야 한다. 또한 성능평가·이력정보·인증·품질보증 등을 통해 재사용 제품이 품질에 상응하는 시장가치를 인정받을 수 있는 신뢰기반을 구축할 필요가 있다. 재활용 단계에서는 핵심광물 회수율과 공정 효율성을 높이는 한편 시설투자 및 운영비용을 낮추는 것이 중요하다. 또한 핵심광물 가격이나 배터리 화학계 변화와 같이 정책으로 직접 통제하기 어려운 외생변수에 대한 대응력을 높이기 위해 기술혁신과 비용절감을 지속적으로 추진할 필요가 있다. 다만 개별 정책수단의 효과와 도입 비용을 직접 추정한 것은 아니므로, 구체적인 정책 설계에서는 추가적인 효과·비용 평가가 필요하다.
    사용후 배터리 산업의 지속가능한 성장을 위해서는 경제성 확보와 함께 배터리의 전 생애주기를 포괄하는 관리체계 구축이 필요하다. 국내외 사용후 배터리 관련 법·제도와 정책을 분석한 결과, EU·미국·중국 등 주요국은 자원순환과 공급망 안정, 안전관리 등을 목적으로 사용후 배터리 관련 제도를 지속적으로 강화하고 있는 것으로 나타났다. 국내에서도 관련 법·제도의 정비가 진행되고 있으나 자동차, 산업, 환경, 안전 등 여러 정책영역이 사용후 배터리와 관련되어 있어 부처 간 역할과 정보관리체계를 보다 명확하게 정립할 필요가 있다. 특히 현재 배터리 관련 정보가 부처별 법령과 시스템에 따라 개별적으로 수집·관리됨에 따라 동일 배터리의 운용 이력, 성능평가 결과, 재사용 및 재활용 정보가 충분히 연계되지 못하는 한계가 존재한다. 이에 따라 향후 관련 통합법의 하위법령 등을 통해 부처 간 정보 연계와 데이터 통합관리 체계를 구체화할 필요가 있다.
    이에 본 연구는 사용후 배터리 관리체계와 관련하여 크게 세 가지 정책방향을 제시하였다. 첫째, 글로벌 규제 변화에 효과적으로 대응할 수 있도록 범부처 거버넌스를 강화하고 국내 법·제도와 국제 규범 간 부합성을 높이는 한편, 배터리 제조에서 사용, 회수, 재사용·재제조 및 재활용까지 이어지는 전주기 이력관리체계를 구체화할 필요가 있다. 둘째, 사용후 배터리의 국외 반출에 대응하기 위한 기준과 제도를 정비하고 기술개발 및 경제적 지원을 통해 국내 산업의 경쟁력을 강화할 필요가 있다. 셋째, 배터리 시장 변화에 대응한 자원순환 기술과 경제성을 확보해야 한다. 특히 LFP 배터리 비중 확대에 대응하여 경제성 있는 순환자원 활용기술을 개발하고, 아직 시장 형성 초기 단계에 있는 전기차 배터리 재사용 분야의 경제성을 높일 수 있는 여건을 마련할 필요가 있다.
    이러한 관리체계에서 사용후 배터리의 성능평가는 산업 활성화와 안전관리를 연결하는 핵심적인 역할을 한다. 사용후 배터리는 개별 배터리마다 잔존용량과 열화상태, 사용·정비 및 사고 이력이 서로 다르기 때문에 차량에서 사용이 종료되었다는 사실만으로 재사용·재제조 또는 재활용 여부를 결정하기 어렵다. 배터리의 상태를 객관적으로 평가해야 안전성과 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 적절한 활용경로와 시장가치를 결정할 수 있다. 정부가 추진하는 ‘전기차 배터리 탈거 전 성능평가’ 역시 잔존용량, 셀 전압편차, 정비·검사·리콜 이력 등을 토대로 배터리의 등급을 분류하고 이를 재제조·재사용·재활용 중 적정한 용도로 연결하는 것을 목적으로 한다. 이러한 평가는 분해·운반·보관 단계의 비효율과 안전위험을 낮추고 사용후 배터리의 시장가치를 산정하는 기준으로도 활용될 수 있다.
    성능평가 관련 국내외 제도와 기술을 검토한 결과, 향후 국내 성능평가체계에서는 평가의 정확성과 신뢰성을 확보하는 동시에 평가시간과 비용을 줄이는 방향이 중요하다. 이를 위해 본 연구는 우선 기존의 물리적 검사방식과 함께 배터리관리시스템(BMS) 등의 정보를 활용하는 S/W 기반 검사기법의 확산 필요성을 제시하였다. 대규모 사용후 배터리가 발생하는 상황에서 모든 배터리에 장시간의 정밀검사를 적용하는 데에는 현실적인 한계가 있기 때문에 신속한 1차 진단과 필요한 경우의 정밀평가를 효율적으로 결합할 필요가 있다. 이와 함께 국내 배터리 성능평가 관련 표준인 KC 10031의 검사조건을 실제 사용환경과 기술발전을 고려하여 개선하고, 사용후 배터리를 취급하는 인력에 대해서도 정기적인 안전교육을 실시할 필요가 있는 것으로 분석되었다. 보고서 제5장은 이에 따라 S/W 검사기법 확산, KC 10031 표준 내 검사조건 개선, 사용후 배터리 취급인력 정기교육을 주요 정책제언으로 제시하고 있다.
    종합하면, 사용후 배터리 산업의 지속가능한 성장은 단순히 향후 발생하는 배터리 물량을 처리할 수 있는 시설을 확대하는 것만으로 달성하기 어렵다. 사용후 배터리가 보유한 경제적·환경적 가치를 최대한 회수하기 위해서는 회수에서 성능평가와 정보관리, 재사용·재제조 및 재활용, 핵심원자재의 배터리 공급망 재투입으로 이어지는 산업 생태계가 유기적으로 작동해야 한다. 동시에 사용후 배터리의 상태와 이력을 신뢰성 있게 관리하고 안전성과 잔존가치를 정확하면서도 효율적으로 평가할 수 있는 제도적·기술적 기반이 마련되어야 한다. 산업생태계와 경제성은 사용후 배터리 산업이 성장할 수 있는 조건을 제공하고, 관리제도와 성능평가는 그 성장이 안전하고 신뢰성 있게 지속될 수 있는 기반을 제공한다는 점에서 양자는 상호 보완적인 관계에 있다.
    따라서 향후 정책은 사용후 배터리 발생량이나 처리능력 자체의 확대에만 초점을 두기보다 배터리 생애주기에 걸쳐 창출되는 편익과 소요 비용을 함께 고려하여 사회적 순편익을 높이는 방향으로 추진할 필요가 있다. 이를 위해 안정적인 사용후 배터리 확보와 전주기 정보관리체계를 구축하고, 개별 배터리의 잔존성능·안전성·예상 회수가치·처리비용을 평가하여 직접 재활용하거나 재사용 후 재활용하는 적정 경로로 배분해야 한다. 또한 재사용 제품의 시장 신뢰를 확보하고, 재활용 공정의 핵심광물 회수율과 비용경쟁력을 높여야 한다. 동시에 국제 규제 및 표준 변화에 대응할 수 있는 범부처 관리체계를 구축하고, 신속성·정확성·경제성을 갖춘 성능평가체계를 마련하여 산업 활성화와 안전관리가 함께 달성될 수 있도록 해야 한다. 결국 사용후 배터리 산업정책의 핵심은 처리량 확대와 더불어 배터리 한 단위에서 경제적·환경적 가치를 안전하고 효율적으로 회수하고, 그 과정에서 발생하는 비용을 고려하여 사회적 순편익을 높이는 데 있다.

    키워드 : 사용후 배터리 산업, 경제성 분석(비용편익분석), 순환경제, 사용후 배터리 재사용, 사용후 배터리 재활용, 핵심광물 회수, 사용후 배터리 성능 평가

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