전기차 배터리를 전력 공급 배터리로 다시 사용한다 - Reusing EV batteries to the grid

배터리를 다시 사용해야하는 때가 다가오고 있다. 스마트폰에 쓰던 배터리도 지금 재활용 또는 재사용이 되지 못한 채 버려지고 있는데, 환경적이 요인 때문이 아니라 경제적인 요인 때문에 최근 배터리 재활용 또는 재사용이 주목받고 있다. 

이런 노력중에 하나로 배터리를 재활용하기 보다는 재사용에 더 눈을 돌리고 있는데, 우선 재활용은 배터리 소재를 다시 원래 원재료로 추출해서 이를 다시 배터리 소재로 만들거나 아니면 다른 곳에 사용하는 것이고, 재사용은 원재료로 바꾸는 과정 없이 성능이 좀 떨어지지만 배터리로 다시 사용하는 것이다. 기술적인 난이도로 봤을 때, 재활용이 무척이나 어려우므로 거기에 수년간 연구를 해오다 기술적인 극복이 그 필요성을 따라잡지 못해 재사용으로 기운 듯 하다. 

배터리는 소재 -> 전극 -> 셀 -> 모듈 -> 팩 이렇게 단위가 점점 커지는데, 소재를 얻기 위해 분해해야하는 단계가 많다. 그래서 분해하기 쉽게 조립을 하는 것이 현재 기술 개발의 단계 이다. 대표적으로 폭스바겐이 대규모 투자를 한 것으로 유명한 Northvolt가 있다. (https://www.energy-storage.news/news/northvolt-vw-announces-german-gigafactory-plan-as-battery-maker-signs-first) 그리고 GM과 LG 화학이 동시에 개발한 Ultium 배터리 팩이 그것이다. 이렇게 어려운 과학적인 요소가 없더라도, 지금 상황에서는 분해하기 편하게 조립하는 기계적인 조정 만으로도 큰 도움이 되고 여기에도 대규모 투자가 이루어지고 있는 상황이다. 그리고 앞선 연구 그룹들은 그보다 높은 레벨의 재활용 또는 재사용에 대한 연구를 하고 있다. 여기도 큰 시장이 있고, 대규모 투자 소식이 앞으로 지속적으로 있을 것이다.

그럼 다시 배터리 재활용이 아닌 재사용에 대해 조금 더 살펴보면, 이렇다. '배터리의 수명이 다했다'의 정의는 배터리를 더 사용하지 못한다가 아니라 '기존에 정해놓은 용량 대비 몇 퍼센트 이하로 열화가 되었다'이다. 보통 전기차에서는 '새 배터리 대비 80% 정도 에너지를 갖게 되면 다시말해 20% 정도가 악화되면 수명이 다 했다'라고 정의한다. 즉, 전기차에서 수명이 다한 배터리로 평가된 중고 배터리도 배터리로써 역할을 할 수 있고 앞으로도 사용이 가능하다는 것이다. 다만 용량이나 에너지가 원래 만들어질 당시 보다 20%- 50% 정도 줄어들었을 뿐이다. 

그래서 이렇게 수명이 80% 이하로 떨어진 전기차 배터리들을 전력 공급용 에너지 저장장치로(Grid Energy Storage) 사용하겠다는 것이다. 좋은 생각이라고 생각한다. 지금 전력 공급용 배터리들을 개발하는데 많은 노력을 기울이고 있는데, 생각해보면 재사용으로 해결할 수 있는 일이기도 하다. 물론 Supply Chain에 노력을 기울이기는 해야한다. 저렴한 전력 공급용 배터리를 개발하기 위해 노력하고 있는데, 재사용해서 더 저렴한 가격에 리튬이온전지를 사용할 수 있다면 지금 개발하고 있는 저렴한 배터리들이 재사용 리튬이온전지와 경쟁해야 할 것이다.

맥킨지 분석 차트를 하나 더 보자.

지금은 전력 공급용 에너지 저장장치 (Utility scale energy storage 또는 Grid scale energy storage)의 수요가 전기차 재사용 배터리 보다 많지만 2030년에는 전기차의 폐 배터리가 더 많아질 것이라는 것이다. 저렴한 배터리를 개발하는 것보다 전기차에서 사용되었던 배터리를 사용하는 것은 기술적으로도 경제학적으로도 충분히 의미가 있는 접근이다.