사용 후 배터리 재활용 (전처리 공정)

- 폐배터리 희유금속을 추출하는 재활용 공정은 크게 전처리 폐배터리 폭발위험 제거 및 파쇄 와 후처리 건식 습식 등 화학적 방식을 통해 희유금속을 회수로 분류

- 전처리 공정 수집 방전 파쇄 자력 선별 분급 수세 비중분리 박리 분급 전극복합체분말 (BP, BM)

- 폐배터리 스크랩으로부터 L i, Ni, Mn Co 등 희유금속을 회수하기 위해 고체폐기물로 부터 전극복합체(양극/음극 활물질 + 도전재 + 바인더)를 분리해 내기 위해 전처리 공정은 중요

후처리 공정 - 건식공정

- 후처리 공정은 건식 습식 다이렉트로 나뉘어짐

- 건식 공정 고온을 통하여 금속을 녹여 재활용하는 공정으로 상용화가 되어 있으며 메탈합금 (Co, Ni, Cu등)과 슬래그 (Li, Al)등 추출

- Co, Ni, Cu 는 녹는점이 달라 온도차에 따른 추출이 가능하지만 슬래그는 습식공정을 통해 희유 금속을 회수하는 과정이 필요

- 건식공정은 용융로 등 설비가 필요해 초기 높은 투자비와 고온을 사용하여 이산화탄소 배출이 불가피하고 Li, Al 는 회수가 불가능하다는 단점이 있지만 공정 난이도가 쉽고 대량 처리가 가능해 많은 업체가 채택 중

- Umicore(벨기에), Accurec(독일), Inmetco(미국)등 에서 사용

후처리 공정 - 습식공정

- 습식 공정 : 황산용액 및 유 무기 용매 등 화학적 처리를 통해 블랙파우더에서 유가 금속을 추출하는 방법 황산을 사용해 블랙 파우더를 녹인 다음 여과 용매추출 침출과정을 거침

- 연소 과정이 없어 이산화탄소 배출이 적고 건식 대비 초기 투자비가 낮지만 화학 용액을 사용하는 만큼 오폐수 배출이 발생

- 낮은 온도에서 화학적 처리 방법으로 진행하는 만큼 유가 금속 회수 시간이 길어 대량의 제련을 하기에는 어려움

- 건식 공정과 달리 습식 공정은 Co, Ni, Cu 을 포함한 Li, Mn 까지 회수가 가능하고 고순도 유가금속 추출이 가능함

- 공정 설계 난이도가 높지만 고순도 유가 금속 회수율이 높아 건식공정과 비교하여 습식 공정이 보편화될 것으로 전망

- GEM(중국), Brunp(중국), Retreieve(캐나다)등 에서 사용

전체적인 실적 추정치가 하향되어도 개별 기업의 해자가 커지면 된다 

최근에 각광받았던 2 차전지 리사이클 테마는 장기 메가트렌드가 맞다 . 다만 현재시점에서는 전반적으로 기업들의 단기 주가상승이 컸던 바 향후 조정 가능성이 존재한다 . 성장산업은 기존 플레이어들의 성장 -> 고성장 혹은 고마진 -> 신규 플레이어들의 진입 -> 성장둔화 -> 공급 과잉 -> 단가 하락 -> 마진 훼손 -> 플레이어 축소 -> 살아남은 기업들의 지배력 강화로 이어졌다 리사이클 산업도 개화 시기이고 신규 플레이어들이 많기에 옥석가리기가 필요 하다는 판단이다.

미래의 성장에 대한 기대로 주가는 상승한 반면 , 단기 실적의 가시도는 낮아지면서 괴리가 존재하는 상황이다 . 현재 리튬 니켈 코발트 가격은 39%/25%/59% YoY 하락한 톤당 $6.5 만 /$2.3 만 /$3.4 만이다 . 이는 2022 년 연초 대비 가격의 101%/110%/48% 수준이다. 리사이클 기업들에 대한 Q의 신뢰는 변함이 없지만 공통적으로 P하락에 따른 실적추정치 하향 가능성이 존재한다 . 다만 개별기업의 기술력 단기 수직계열화 중기 해외진출 장기 여부가 멀티플의 프리미엄이 될 수 있기에 미래성장에 대한 안정성이 높다면 단기실적변동에 따른 기업가치의 훼손은 제한적일 전망이다. 

또 다른 이슈는 자금조달이다 . 시장의 수요가 있을 시기에 맞춰서 성장하는 것도 중요하다 . 셀메이커도 IPO 로 인한 자금조달 유무가 수주 격차로 나타났고 양극재 기업들도 CAPA 증설을 위해 유상증자 , 차입으로 자본을 조달했다 . 하지만 지금은 금리인상으로 차입 부담도 증가한 환경이기에 기업마다 자본여력을 측정할 필요가 있다

추가적인 리스크는 1) ESS 시장의 활성화 2) 전기차의 생애주기 연장 

1) ESS 시장의 성장여부다. 현재 리사이클 기업들의 매입처는 셀메이커/양극재 기업들로 배터리/양극재 제조공정에서 나오는 스크랩을 기반으로 메탈을 추출한다. 자원순환 관점에서는 리사이클은 기사용된 전기차 폐배터리를 사용해야 한다. 문제는 현행법상으로는 기존 배터리 성능에서 약 80%로 최대성능이 제한될 경우 안전상의 문제로 전기차 배터리로 사용이 안된다. 이 경우 폐배터리로 직행하는 것이 아니라 ESS로 재사용될 가능성이 존재한다. 만약 전기차 배터리가 사용 후 ESS로 가는 것이 의무화된다면 시장에서 기대하는 것보다 리사이클 시장의 개화시점이 지연될 가능성이 존재한다.

현재 국내 셀메이커들이 생산하는 삼원계 배터리는 전기차용으로 더 적합하고 전력용으로는 LFP가 안정성이나 원가 측면에서 더 유리하다. 하지만 삼원계 배터리도 EV용으로 사용 후 가정용/비상용의 수요로 대응이 가능하기에 배터리 생애주기가 길어질 경우 시장이 기대하는 전기차 사용 직후 폐배터리 시장의 즉각적인 개화는 지연될 수 있다.

2) 전기차 생애주기의 연장이다. 일반적인 내연기관 자동차의 수명은 약 15년 /15만 km 수준이다. 하지만 자동차의 보증기한은 약 3년 /6만 km 수준으로 특정 차종의 페이스리프트 시기와 유사하다 . 자동차 소비자들의 차량 교체주기는 해당 차종의 풀체인지 시기와 겹치는 5~7 년 수준이다 . 예전보다 내연기관의 생애주기는 짧아진 반면 , 전기차의 생애주기는 점진적으로 늘어날 가능성이 존재 한다.

전기차 배터리의 보증기간은 8년 /16만 km~10년 /16만 km( 현대차그룹 기준)로 일반 내연기관 차 대비 더 길다 . 또한 주행습관에 따라 50 만 km 이상 운행한 전기차가 종종 나오는 만큼 전기차의 수명 자체는 내연기관 이상이 될 전망이다. 

스마트폰의 경우에도 초기에는 사람들의 교체주기가 짧았지만 카메라 등 성능의 향상폭이 제한되고 ASP 는 상승하면서 교체주기가 길어졌다 . 전기차도 현재 완성차들의 전용플랫폼 도입 , 상품성 개선으로 신모델이 출시 중이지만 특정 임계점이 지나면 HW 가 아니라 SW 가 핵심이 되면서 주기가 길어질 수 있기에 리사이클 입장에서는 잠재적 리스크가 될 수 있다.

고려아연

1) 오래 전부터 해오던 도시광산 사업

- 주로 통신장비로부터 발생하는 PCB웨이스트, 스마트폰 리튬이온배터리 등 전자스크랩 재활용 → 동, 금, 은, 팔라듐 등의 유가 금속 추출 

2) 미국 전자스크랩 원료 업체 인수 → 도시광산업의 확장, 폐배터리 수거 네트워크로 확대 가능

- IGNEO Holdings 인수: 미국 전자스크랩 수거 및 파쇄하여 중간재를 판매하는 도시광산 기업. 미국 자회사 Pedalpoint Holdings를 통해 지분 100% 인수

- 의도: 자원순환사업의 속도감 있는 추진, 원료 구매 과정에서 발생하는 잠재적 이익 누수 방지, 동박 원료 수급 리스크 완화, 폐배터리 자원확보 모색 

3) LG화학/한화와 자사주 교환 통한 긴밀한 협력 → 리사이클링 원료 확보 협력으로 확장 가능 

-폐스크랩, 폐배터리, 폐태양광 패널 원료 확보 가능

4) 수직계열화 : 동박

- 2022년 연 1.3만톤 양산능력, 2027년까지 연 6만톤 증설 계획. 국내 주요 배터리 고객사 확보 가능

- 원료용해, 전해효율 극대화, 전해액 제조 및 관리에 기술 우위 보유, 자체적으로 고순도 리사이클링 구리 원료 공급 가능 

5) 수직계열화 : 전구체 원료 황산니켈

- 자회사 켐코(KEMCO), 황산니켈 생산능력 8만톤 → 10만톤 증설 계획

- 오랜 기간 거래해 온 사업파트너 Trafigura 등으로부터 안정적 원료 수급 가능, Trafigura 자회사 Urion Holdings와 지분 스왑으로 협력 강화 

6) 수직계열화 : 전구체

- 고려아연 계열사 KEMCO와 LG화학, 전구체 및 리사이클링 JV 추진 중

LS MnM 

1) 자회사 GRM, 리사이클링 원료 매입부터 중간재 생산까지

- 산업 부산물 및 금속 스크랩에서 동, 금, 은, 팔라듐 등을 함유한 중간재(블랙카파, Black Copper) 생산 → 추가 가공, 고순도화 거쳐 전선/케이블/전자부품 소재 활용

- 2011년 단양공장 준공. 첨단 용융로 공법. 원료 매입과 수거, 리사이클링 중간재 생산까지 담당 

2) 자회사 토리컴, 리사이클링 원료 매입부터 이차전지 소재 생산까지

- PCB스크랩, 저순도 금속, 폐전선 등 매입해 99.99% 이상 의 고순도 귀금속 추출

- 2009년 인수. 습식분야 국내 점유율 1위. 리사이클링 원료 매입 및 임가공 거래

- LS MnM의 구리 제련 부산물을 원료로 하여 이차전지 소재인 황산니켈도 생산 계획. 2023년 1월 본격 공장 가동 예정

3) 2009년 미국 전자스크랩 처리 업체 ERI 지분 10% 인수

- 전자스크랩 발생량이 많은 미국에서 선제적인 원료 확보 움직임

- ERI는 미국에서 발생하는 전자스크랩의 5%를 처리하고 있음. 전자스크랩 회수, 해체, 데이터 파기, 파쇄하고 있으며, 태양광 패널 리사이클링도 진출

- 미국 전역에 9개의 인증시설 운영. NAID AAA, R2, e-Stewards 인증을 모두 보유한 유일한 시설. 전자제품 수령~최종 처분까지 데이터화하여 관리 

4) 글로벌 귀금속 회수 시설 보유

- 2014년 칠레 국영 구리생산기업 Codelco와 귀금속 회수사업 영위 및 공장 건설을 위한 플라멘 프로젝트 협약 체결, 합작법인 PRM 설립(지분 66%)

- 2018년 가동 시작, Codelco의 제련소에서 발생하는 Slime을 원료로 공급받아 귀금속 회수공장에서 금, 은, 셀레늄, 팔라듐 등 귀금속 분리 회수

POSCO홀딩스 

1) 글로벌 Major 셀 메이커와의 협력으로 리사이클링 원료 확보

- 2020년 5월 LGES 리사이클링 사업자 선정되어 상공정 원료 확보, 중국 화유코발트와 리사이클링 하공정 합작기업인 포스코HY클린메탈 설립

- 상공정 PLSC(22년 8월 준공): 폴란드에 위치, 셀 메이커 공정 스크랩을 현지에서 분쇄하여 중간재인 Black Mass 생산. 공정 스크랩→ Black Mass

- 하공정 포스코HY클린메탈 (1Q23 가동 예정): 대한민국 광양 위치, Black Mass를 원료로 양극재 원료 추출 Black Mass → 니켈, 코발트, 탄산리튬

- Major 셀 메이커들과 협력하며 북미, 유럽 중심 지역별 거점 구축하여 하공정 확장 계획

- GS에너지와 리사이클링 JV 설립하여 원료공급망 확보 및 진단/평가 등 Battery as a Service 사업 추진 계획 

2) 광물~원료~소재 수직계열화로 고객사의 공급망에 중요한 지위 확보

- 리튬/니켈 광물 및 소재사업을 통해 배터리, 완성차 고객사의 공급망에 중요한 지위 확보 → 리사이클링 원료 확보에서 협상력 발휘 가능

- 글로벌 대형 고객사들과 이미 협력 중: LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온, GM, Ultium Cells, Britishvolt, Northvolt 등

Umicore 

1) 금속 리사이클링의 정통 강자

- 리사이클링 사업 4가지 부문: 희유금속 , 귀금속 및 산업금속 , 희유금속 가공 및 관리, 최근 배터리 리사이클링 진출. 높은 영업이익률 자랑(1H22 기준 OPM 41.2%) 

2) 폐배터리 리사이클링 사업도 진출, 완성차 업체와 JV

- 2011년 부터 벨기에 Hoboken 배터리 및 스크랩 약 10,000톤 처리능력 리사이클링 공장 가동 중, 완성차 및 셀메이커들과 15개 이상의 상업 파트너쉽 경험

- 2026년까지 유럽에서 배터리 및 스크랩 15만톤 처리능력 Capacity로 확장 후 미국 진출 계획

- 주로 완성차 업체와 JV 형태로 원료 확보~리사이클링~소재공급까지 계획 중. 폐배터리 수거 및 원료 소유권 확보에 유리하게 작용 가능

- ACC(스텔란티스, 벤츠, Total Energies 합작사)와 배터리 리사이클링 계약 체결

- Power-Co(폭스바겐의 배터리 회사)와 JV 설립하여 배터리 소재 뿐만 아니라 리사이클링 협력 계획

3) 금속/화학을 아우르는 소재 분야 글로벌 강자

- 3개의 사업부: 1) 촉매(자동차, 연료전지, 금속 및 화학), 2) 에너지 및 표면화학 소재(양극재, 전구체, 금속 코팅 용액, 전기광학 소재 등), 3) 금속 리사이클링 

4) 광물 정제~이차전지 소재~리사이클링 자원순환으로 고객사들의 공급망 구축 돕는다

- LGES, 삼성SDI 등 메이저 배터리 기업과 양극재 장기 공급계약 맺고 있음

- ACC(스텔란티스, 벤츠, Total Energies JV)와 양극재 장기 공급계약 체결: 폴란드 공장이 ACC의 배터리 공장에 공급할 예정 , 24년부터 연간 13Gwh off-take

- Power-Co(폭스바겐의 배터리 회사)와 JV 설립: 2030년까지 매년 160Gwh 배터리 소재 생산 계획 , PowerCo의 북미 기가팩토리에 공급 계약 계획

- 2030년까지 중국/북미/유럽에 광물정제와 이차전지 소재 생산시설 전역 확대 계획 (유럽 최초 기가팩토리 폴란드에 준공, 캐나다에 양극재, 전구체 공장 건설 계획)

- 이러한 수직계열화는 리사이클링 금속의 부가가치 창출과 스크랩/폐배터리 원료 확보에 도움이 됨

- 폐배터리 산업내에서 신규 비즈니스 모델로 떠오르는 것은 ① ESS 시장 ② 배터리 원재료 확보 ③ 배터리의 소재 부품 확보 등으로 구분 

- 가장 활발하게 진행되는 시장은 ESS 시장으로 전기차 제조업체 및 이차전지 제조업체 등이 가장 활발하게 진행 중임 

- 배터리 원재료 확보 및 소재 부품 확보는 2 차전지 제조업체 및 재활용 전문업체를 중심으로 진행 중임 이 사업은 시장 선점이 중요하여 사업초기에 규모의 경제를 구축하는 것이 중요한 요소로 판단함

2023~2025 년 폐배터리 재활용 공장 본격가동 준비 

- 국내외 기업들의 폐배터리 재활용 공장이 2023 년 이후 본격적인 확대 시작 전망

- 노스볼트는 2023 년부터 재활용 물질 기반 배터리를 생산할 계획 임 

- LG 화학은 지분을 투자한 Li Cycle 를 통해 2023 년부터 재활용 물질을 공급 받아 이차전지 생산에 사용할 예정

- 2023 년은 시장 선점을 위한 여러 업체들의 관심이 집중되는 시기 로 시장 확대의 전환점이 될 가능성이 높다고 판단함