전 세계 전자전기 폐기물 증가

전 세계적으로 전자전기 폐기물이 점차 증가하고 있는 추세이다. 한델스블라트 리서치 연구소(Handelsblatt Research Institute)에 따르면 2018년 전자전기 폐기물은 5,000만 톤으로 2010년 3,400만 톤 대비 47.3% 증가했으며, 2050년 1억 2,000만 톤으로 증가할 것으로 추산된다.

유럽 국가 중 1인당 전자전기 폐기물 규모가 가장 큰 국가는 영국으로 1인당 13㎏로 집계됐으며, 이를 오스트리아, 리히텐슈타인을 위시해 노르웨이, 스웨덴, 덴마크 등의 북유럽 국가가 잇고 있다.

이 중 리히텐슈타인이 지난 10년 간 759%의 가장 높은 증가율을 나타내고 있고, 영국이 333%, 프랑스가 309%로 그 뒤를 잇고 있다. 특히 독일의 1인당 전자전기 폐기물은 9.1㎏으로 규모 면에서 총 22개 국가 중 11위를 차지하고 있으며, 2007년 대비 45% 증가한 것으로 나타난다.

2017년 유럽 주요 국가별 1인당 평균 가정용 전자전기 폐기물 규모 및 증감률(단위 : kg, %)

주 : % 수치는 2007년 대비 증감률임.

자료원 : Handelsblatt, Statista

유럽 주요 국가별 전자전기 폐기물의 총량을 살펴보면 독일은 영국에 이어 총 75만 톤으로 2위를 기록하고 있으며, 2007년 대비 46% 증가한 것으로 집계됐다. 가장 많은 전자전기 폐기물을 생산한 국가는 영국으로 총 배출량은 86만 1640톤으로 집계되며, 증가율이 가장 높은 국가는 폴란드로 2,110%에 이르며 이를 이어 리히텐슈타인 822%, 영국 367%, 프랑스 328% 등으로 상당히 높은 증가율을 보였다.

2017년 유럽 주요 국가별 총 가정용 전자전기 폐기물 규모 및 증감률(단위 : t, %)

주 : % 수치는 2007년 대비 증감률임.

자료원 : Handelsblatt, Statista

환경을 저해하는 고위험 전자전기 폐기물의 적은 부분은 재활용 되고 있으나 대다수는 불법 루트를 통해 개발도상국 등으로 전달되고 있다는 사실은 이미 널리 알려져 있다.

한델스블라트에 따르면 2019년 불법 전자전기 폐기물 이동과 관련해 주요 수출 국가는 북미, 서유럽, 호주다. 북미로부터의 주요 수입국은 멕시코 및 부분적으로 멕시코를 경유해 아시아, 브라질, 세네갈, 부르키나파소, 베냉, 가나, 나이지리아 등이며, 서유럽으로부터 이집트, 인도, 중국, 태국, 베트남, 동유럽, 호주로부터는 인도, 중국, 태국, 베트남 등으로 수입된 것으로 나타난다.

친환경 모빌리티 도입 확대와 후유증

독일은 2021년 원전 폐쇄와 더불어 2038년 석탄발전 역시 전면 중단하기로 선언했다. 이후 풍력, 태양광 등의 재생에너지원 개발과 친환경 모빌리티 부문에서 선도적인 역할을 하면서 재생에너지 보급에 적극적인 모습을 보였다.

그러나 지난 20여 년간 널리 보급되고 있는 태양광 발전에 따른 폐기물과 더불어 독일 자동차 업계가 적극적으로 보급 확산을 위해 노력 중인 전기 자동차 판매는 아직 기대에는 못 미치고 있고 차후 발생하게 되는 배터리 폐기물 처리에 대한 우려감이 적지 않은 상황이다.

모바일 에너지저장기기 수요가 증가하면서 2018년 독일 내 배터리 사용은 연간 5만 2,000톤으로 증가했는데 2009년 대비 40% 증가한 수치이다. 독일 유통업계에서는 배터리 사용 후 무상으로 수거 의무가 시행되고 있고 축전지 등 자동차배터리를 비롯해 배터리가 장착된 전자제품용 블록 배터리, 단추형전 등 모든 유형의 배터리 제품을 사용 후에 이를 판매하는 유통기업의 배터리 폐기물 보관소에 반납해야 한다.

그러나 연방환경청에 따르면 2018년 기준 독일 내 회수율은 모든 노후된 배터리의 절반에 못 미치는 48%에 불과하며, 이는 EU 차원의 전체 수거 목표인 45%를 약간 상회하는 수준이다. 즉 노후된 배터리가 회수돼 재활용되고 있으나 수집 속도는 증가하는 소비를 따라가지 못하고 있는 실정이다.

이처럼 지난 몇 년간 지속적으로 이슈로 부상하고 있는 전기자동차의 사용과 함께 배터리 전기자동차 사용에 대한 비판의 목소리도 적지 않은 가운데 배터리 리사이클링 기술에 대한 관심도 크게 증가하고 있다.

이에 따라 전 세계적으로 다수의 기업과 연구소가 전기자동차 배터리를 재활용하고 원자재를 다시 사용하고자 노력하는 상황인데 Ingenieur.de에 따르면 아직까지 시장에서는 제각기 다른 방식으로 리사이클링되고 있다고 한다.

벨기에 기업인 Umicore는 가장 일반적인 유형의 열 용융 배터리 재활용 시장의 기업으로 배터리가 먼저 연소되면 이를 분쇄해서 코발트, 니켈, 구리 등을 회수하는 방식이나 리튬, 흑연, 알루미늄, 전해질 등은 재활용될 수 없다고 한다.

프라운호퍼 IWKS(재활용 및 자원전략연구소)는 자원 재활용을 통해 폐기물을 최소화하고 지속가능한 대안 소재를 발굴하는데 중점을 두고 있다. 해당 기관은 개별 금속 또는 원료뿐만 아니라 관련 기능성 재료, 즉 원자재를 회수하고자 한다. 이를 위해 IWKS연구소는 에너지를 거의 사용하지 않는 기계적 프로세스에 의존하며 리튬 이온 배터리를 분쇄할 수 있는 제어된 충격파는 전자 유압식 파쇄에 사용된다.

전자 유압 분쇄 과정은 우선 물을 매개체로 배터리 셀이 방전되면 반응장치가 셀의 개별 구성 요소를 분리하는 충격파를 유발하는데 그 충격파가 복합 재료의 기존 약점을 이용해 배터리를 분해하게 된다. 일례로 약 2,000~5,000회 펄스 이후 시판되는 동전형 전지는 개별 부품으로 분해되며 하우징부품, 전극 포일, 분리기, 전극용 활성물질(니켈-코발트-망간 산화물)은 분리 공정을 통해 분리 및 재사용될 수 있다고 한다.

프라운호퍼IWKS의 폐 배터리 리사이클링 공정

자료원 : 프라운호퍼IWKS

시사점

전 세계적으로 전자전기 폐기물이 꾸준히 증가하고 있고 특히 최근 전기차 보급이 본격화되면서 노후한 폐 배터리 처리 문제 역시 수면 위로 부상하고 있다. 독일에서는 특히 폐 리튬 이온 배터리를 중심으로 주요 기업을 비롯해 연구소의 기술 개발이 활발히 전개됨에 따라, 이러한 기술 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상된다.

또한 배터리를 위시한 전자전기 폐기물의 재활용은 원자재, 생산공정, 수거, 재활용 등 전 부가가치 사슬 내에서 효율성과 경제성 및 지속가능성을 모두 고려해야 하며, 이러한 과정 속에 또 하나의 지속 발전 가능한 밸류 체인을 구축할 것으로 예상된다.