양날의 검인가 대중화한 LFP배터리..폐기물 재활용 어떡해

현재 전기차 시장은 비교적 가격이 저렴한 리튬인산철(LFP)배터리와 니켈-코발트-망간(NCM) 삼원계 배터리가 주류다. LFP 배터리 적용은 NCM배터리 대비 가격이 10~20% 저렴한 강점이 있어 보급형 전기차에 장착이 늘고 있다. 두 배터리는 리튬이온 전지의 일종으로 모두 양극재, 음극재, 전해막, 분리막 구조가 특징이다. 

LFP배터리는 리튬과 인산철이 양극재 원료이고 NCM배터리는 니켈, 코발트, 망간이 주 소재다.

LFP배터리의 장점은 흔히 구할 수 있는 리튬, 인산철을 원료로 제작해 비용이 저렴하고 수명도 길다. 특히 350도 이상의 고온에서도 폭발하지 않아 안전도가 우수하다. 여기에 폭발적인 출력을 지속적으로 발휘하는데도 안정적이다.

이런 장점 덕분에 전기차 뿐만 아니라 유도 미사일에도 장착되고 포뮬러1 차량의 회생제동(KERS) 기능에도 LFP 배터리가 사용한다. 단점은 NCM배터리 대비 에너지 밀도가 낮아 부피카 크고 무겁다. 아울러 겨울철 주행가능거리가 소폭 떨어진다. 특히 재활용 가치가 낮아 폐기물 처리가 문제로 등장한다. 

에너지 밀도가 낮다는 것은 배터리 크기 대비 전기를 충전해둘 수 있는 용량이 작다는 것이다. 이는 전기차의 주행가능거리와 직결되어 있다. 전기차는 무게가 무거워질수록 전비가 떨어지며 효율성이 하락한다.

LFP 배터리는 NCM배터리 보다 겨울철 화학 반응이 늦어 상대적으로 10% 정도 효율성이 떨어진다. 주 원료인 리튬, 인산철의 재활용이 아직까지는 불가능하다. NCM 배터리의 주요 구성 요소인 니켈, 코발트, 망간의 경우 모두 재활용이 가능한 고부가가치 희토재다.

이와 같은 단점들은 앞으로 기술 발전에 따라 극복이 가능할 것으로 보인다. 문제는 폐배터리 처리가 숙제로 남아있다. 점점 전동화가 진행되면서 폐베터리도 급증할 전망이다.

현재 중국에서는 사막에 매립하는 방식으로 LFP배터리를 폐기 처분하고 있다. 원자력 발전소에서 나오는 방사능폐기물 물질의 폐기처리과정과 다를 바 없는 셈이다. 이는 자칫하면 토양오염, 침출수로 인한 환경 문제가 발생할 수도 있다.

LFP배터리는 현재 중국 업체가 주축이다. 세계 1위인CATL을 필두로 BYD에서 주로 생산한다. 한국 배터리 업계도 LFP 배터리 개발에 뛰어들어 올해 양산할 것으로 보인다.

현재 LFP배터리 가격이 저렴하다는 것이 가장 큰 장점이지만 NCM배터리 기술 발전에 따라 점점 격차가 줄어들고 있다. 니켈 함량을 증가시켜 단가를 낮추는 기술을 집중 연구히ㅏ고 있다. 코발트의 비율이 줄어든다면 LFP배터리와의 가격 격차가 줄어들 것으로 예상된다.

정부는 지난 3월 2024년 전기차 보조금 지급 개정안을 통해 LFP배터리 차량의 보조금을 줄인다고 발표했다. LFP배터리의 효율성이 떨어지고 재활용 가치가 낮다는 이유에서다. 이런 보조금 정책에 따라 중국제 LFP배터리를 장착한 전기차가 불리해진 셈이다.

정원국 에디터 wg.jeong@carguy.kr