“폐배터리 폭발위험, 원천 차단”… EV배터리 ‘재제조’ 황금시장 도전하는 휴버스

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“폐배터리 폭발위험, 원천 차단”… EV배터리 ‘재제조’ 황금시장 도전하는 휴버스

디지털데일리 발행일 2022-10-14 15:53:39

박기록

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- 폐배터리 ‘재제조’를 위한 운송‧보관‧진단‧용접‧BESS 모듈화 등 특허 및 기술 보유

- “고부가가치 ‘재제조’ 방식은 아직 국내외 초기 단계 성장 잠재력 무궁무진”

- 추가 ‘재제조’ 관련 개발 지속, 외부 투자유치 나서

“리튬 배터리는 효율성이 높지만 폭발 위험이 매우 큽니다. 폐배터리를 안전하게 운송, 보관하는 것이 매우 중요합니다. 또 이를 기반으로 진단, 재조립해 높은 부가가치를 창출하는 ‘재제조’ 시장이 앞으로 크게 주목받을 것으로 기대하고 있습니다.”

휴버스의 허민 대표(사진)는 향후 폐배터리 시장이 기존 ‘재활용’ 방식에서 고부가가치 중심의 ‘재제조’방식으로 빠르게 재편될 것으로 전망했다.

휴버스(Hubus)는 국내에선 보기드물게 폐배터리 ‘재제조’(再製造) 분야에 특화된 뛰어난 기술력을 확보하고 있는 회사다.

실제로 지난 11일, 정부는 국무회의 의결을 통해 사용후전지(폐배터리)를 전기저장장치(ESS)에 재사용할 수 있도록 안전성 검사제도를 개선해 내년 10월부터 본격 시행에 들어가기로 하는 등 폐배터리에 대한 산업적 가치는 더욱 주목받고 있다.

현재 국내외에서 ‘폐배터리’를 재사용하기위한 기술적 방식은 크게 ‘재제조’와 ‘재활용’으로 구분된다.

일반적으로 15년 수명의 전기차(EV) 배터리를 8~10년 정도 사용하면 초기 용량의 80%(잔존가치)가 남는다. 이쯤되면 전기차의 에너지효율을 위해 기존의 배터리가 교체되는데 이것이 ‘폐배터리’로 정의된다.

먼저 폐배터리에서 리튬, 망간, 니켈, 코발트 등 원료만을 추출해 패터리의 원료로 다시 공급하는 것인 ‘재활용’ 방식이다. 이 분야 전문기업으로 성일하이텍 등이 대표적이다.

반면 폐배터리에서 배터리팩에서 80% 가량 남아있는 수백개 ‘배터리 셀(Cell)’을 잔존 가치별로 분류한 뒤, 균일한 에너지 성능을 가진 셀끼리 재패킹해서 새로운 ‘배터리 팩’으로 재탄생시키는 것이 ‘재제조’ 방식이다.

이렇게 재탄생한 ‘재제조’ 배터리는 전기 중장비, 골프 카트, 전기 오토바이, 전기자전거, 각종 친환경 레저 기기 등 다양한 분야에 공급된다.

단어는 엇비슷해 보이지만 ‘재활용’과 ‘재제조’는 완전히 다른 접근방식의 폐배터리 재사용법으로 큰 차이가 있다.

또한 어느 방식을 적용하느냐에 따라 폐배터리의 부가가치의 차이는 크게 갈리는데, ‘재제조’ 방식이 경제성 면에서는 월등하다는 평가를 받고 있다.

예를들어 2000만원의 전기배터리가 80%의 잔존 가치를 가진 폐배터리로 나왔을 경우, ‘재제조’ 방식을 이용하면 1000만원 이상의 높은 부가가치를 창출하지만 원료만 추출하는 ‘재활용’방식은 200만원 정도에 그친다.

<자료>폐배터리 폭발위험 방지를 위한 '안전보관박스' 장치 구조

◆고부가가치 돋보이는 ‘재제조’방식… 아직 국내외 도입 초기단계

이같은 폐배터리의 ‘재제조’ 방식 관련 기술은 국내 뿐만 아니라 세계적으로도 아직 초기단계다.

국내 뿐만 아니라 전세계적으로 전기차 도입 시기를 고려했을 때, 이제부터 본격적으로 폐배터리가 쏟아져 나올 시점이다. 조사결과에 따르면, 국내 폐배터리 연간 발생량은 2025년 3만1700개, 2030년 10만7500개로 매년 급증할 것으로 전망된다.

폐배터리를 ‘재제조’방식으로 제조하기위해서는 몇가지 필수 단계를 거쳐야 한다. 즉, 폐배터러의 진단(방전)→운송 및 보관→잔존가치 검사→커팅 및 분류→재용접→ 재패킹 및 BESS(배터리 에너지 저장장치)상품화 등으로 요약된다.

휴버스는 이같은 일련의 폐배터리 ‘재제조’에 필요한 각 단계별 기술 및 다양한 특허를 이미 보유하고 있다.

<자료>리사이클센터내 '폐배터리 전용 보관창구' 안전 운영을 위한 원격관리 체계도

◆안전한 폐배터리 이송 및 보관, 진단 등 ‘재제조’위한 필수 기술 보유

휴버스는 먼저 리튬 폐배터리가 전기차에서 분리돼 나오면 먼저 ‘방전 테스트’를 위한 진단기기를 이용해 폐배터리의 전압을 안정적으로 낮춘다.

이후 전용 ‘안전보관박스’에 폐배터리를 담아 트럭을 이용해 폐배터리 리사이클링센터, 카센터, 정비소 등으로 옮기는 ‘운송’ 과정, 그리고 보관 장소에 위치시 폐배터리의 폭발을 방지하기위한 안전한 유지 관리 장치를 제공한다.

휴버스가 개발한 ‘안전보관박스’는 세라믹보드와 내화 보드를 설치했으며 화재 감지센서 장치를 통해 알람 기능이 작동한다. 이를 통해 이송중에도 폐배터리의 실시간 안전 상태를 감시할 수 있다. 아울러 안전박스내 가스 충진을 통해 화재 및 폭발 억지효과, 이동 및 장기간 보관이 용이하다.

이와함께 리사이클링센터, 카센터 등 보관장소에서는 중앙제어시스템 및 휴대폰 등을 통해 원격에서 폐배터리의 이상을 감시하고, 무인시스템으로 보관 창고내에서 박스를 안전한 곳으로 격리시키는 등 ‘제어 및 자동이동’시스템도 함께 제공하고 있다.

◆폐배터리 진단, 커팅, 용접 등 ‘재제조’ 거쳐 BESS로 재탄생

폐배터리의 안전한 보관을 전제로, ‘재제조’과정의 핵심은 80%의 잔존가치가 남은 폐배터리 팩에서 배터리셀을 분리해내 균일한 에너지를 가진 셀끼리 합쳐 재용접을 하는 과정이다.

휴버스는 폐배터리 팩을 완전히 해체하지 않고도 팩에 촘촘히 들어있는 셀의 잔존 가치를 신속하게 진단할 수 있는 ‘진단 시스템’을 개발해 특허를 등록했다.

허민 대표는 “폐배터리 팩을 일일이 수작업으로 셀을 분리해 진단을 하게되면, 너무 많은 시간과 비효율이 발생한다”며 “탐침봉을 이용해 8~10개의 셀을 동시에 진단하는 시스템을 개발했다”고 설명했다.

셀의 잔존가치 분석이 끝나면 커팅(Cutting)장비를 이용해 셀들을 팩에서 분리하는 과정을 거치는 이에 필요한 커팅 장비도 휴버스는 개발했으며, 이미 지난 2020년11월에 특허를 획득했다.

“셀 커팅이 잘못되면 균질한 셀끼리 직렬로 재용접할 때, 파워가 연결되지 않는 문제가 발생한다”는 것이 허 대표의 설명이다.

기존 폐배터리 팩에서 분리해낸 셀을 재용접하는 과정이 끝나면 비로소 리튬 전지 기반의 새로운 ‘배터리에너지저장장치(BESS) 모듈로 완성된다.

허 대표는 “이렇게 탄생한 BESS는 신품 대비 저비용 고효율의 전기배터리의 역할을 하게된다”며 “가정용 뿐만 아니라 그리드연계시스템을 활용하면 산업용(20~50KWh, 1MWh) 에너지 저장장치로 활용이 가능하다”고 설명했다.

◆허민 대표 “재제조 방식 가능성 무궁무진, 앞으로 관련 기술 투자 계속”

2019년에 출범한 휴버스의 본사는 전북 전주에 위치해 있다. 허민 대표는 전북대 공대 교수(공학박사) 출신으로, 폐배터리 재제조 기술 뿐만 아니라 환자용 이동식 전동 휠체어 개발 등 헬스케어 및 의공학(醫工學) 분야에서도 적지않은 명성을 쌓아온 전문가다.

허 대표는 “재제조 방식은 폐배터리가 본격적으로 배출되기 시작하는 지금부터 큰 주목을 받을 것”이라며 “재제조 프로세스와 관련한 다양한 기술 개발에 더욱 매진할 것”이라고 각오를 밝혔다.

현재 휴버스는 폐배터리 팩 ▲운반 및 보관시스템, ▲방전시스템, ▲셀 진단시스템, ▲용접시스템 ▲BESS 모듈 등 제품화 분야 뿐만 아니라 ▲배터리 보관 및 관리시템 구축 ▲기업 및 산업용 대규모 BESS 연동시스템 구축 등 시스템 구축(SI)분야를 중심으로 사업을 확장하고 있다.

허 대표는 “재제조와 관련하여 시장 선점을 위한 보다 빠른 제품화와 개발을 위해 외부 투자 유치 등도 적극적으로 고려하고 있다”고 밝혔다.

실제로 최근 폐배터리에 대한 관심이 시장에서 커지면서 휴버스에 대한 투자 문의도 크게 증가하는 등 주목받는 기업으로 떠오르고 있다는 평가다.