포스코퓨처엠

 - 배터리소재, 에너지밀도 등 성능 경쟁에서 친환경 경쟁으로 전선확대 -

지난 10월 서울은 그야말로 기록적 폭우로 인해 시내 교통이 마비되었을 뿐 아니라 많은 사상자와 피해자가 발생했다. 서울 뿐만 아니라, 파키스탄은 폭우로 인해 국토의 1/3이 잠기는 국가재난상황이 발생했으며 유럽은 40도가 넘는 폭염으로 각종 사회활동을 멈출 수밖에 없는 상황이 펼쳐지는 등 2022년은 지구가 기후몸살을 앓은 한 해였다. 멀게만 느껴졌던 기후위기가 코앞으로 다가왔다는 위기의식이 심어지는 계기가 되기도 했다. 현재의 기후재난 상황을 타개하기 위해 각국은 2050년 탄소중립을 선언하는 등 기후변화의 주된 원인인 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 노력을 기울이고 있다.

인류는 현재 매년 약 500억 톤*이 넘는 이산화탄소를 대기중으로 뿜어내고 있다. 전체 배출량 중 교통부문이 약 16%이며, 트럭 · 승용차 등 육상운송이 교통부문의 약 70%를 차지한다. 글로벌 완성차 기업들은 이미 연비규제 등 정부정책에 따라 엔진의 효율개선, 전동화를 추진중이었으며, 전세계 굴지의 기업들이 50년 탄소중립이라는 공동의 목표에 자발적 참여의사를 밝히고 있어 이러한 속도는 가속화될 것으로 보인다. 

* 출처 : 빌게이츠 저서, ‘How to avoid a climate disaster’

특히 앞으로는 완성차의 사용 과정에서 발생하는 테일파이프(Tailpipe)* 배출량만이 아니라, 완성차 생산부터 사용 · 폐기(재활용)까지 ‘생애전주기 평가(LCA, Lifecycle Assessment)’ 차원의 관리가 강화될 전망이다.

* 테일파이프(Tailpipe) : 자동차의 배기관으로서 소음기의 끝 부분을 의미

일반적으로 내연기관 차량은 생애전주기에 걸쳐 38.8톤 가량의 이산화탄소를 배출하여, 약 17.0톤의 이산화탄소를 배출하는 전기차와 비교해 두 배 이상의 탄소발자국을 갖는다. 이러한 점이 탄소중립 시대를 맞아 내연기관 차량 중심의 완성차 산업 · 시장을 전기차 중심으로 빠르게 전환해야 하는 이유이다.

그러나, LCA 관점에서 전기차의 친환경성을 살펴보면 △전기차 배터리 생산 과정에서 불가피하게 이산화탄소가 배출되고 △충전 시 아직까지 화석연료 비중이 높은 전력그리드에 의존하기 때문에 전기차 밸류체인 전반에 걸친 환경영향 저감 노력이 필요하다.

전동화에 박차를 가하고 있는 다임러(메르세데스-벤츠, 메르세데스-AMG, 스마트오토모빌 등의 브랜드 보유), 포드, 폭스바겐 등 글로벌 완성차 기업은 전기차의 친환경성을 제고하기 위해 환경경영을 강화하고 부품 · 소재 기업들에게 탄소중립 달성을 요구하고 있다. 특히, 철강사 등 기존 협력사들 뿐만 아니라, 전기차 배터리 기업들에게도 탄소배출 현황 · 감축 계획 공유를 요청하는 등 보다 긴밀히 협력하고자 한다.

특히, 유럽(EU)은 他 전기차 시장 보다 한발 앞서 ‘배터리 이력관리제(Battery Passport)’를 도입하여 2026년부터 유럽(EU) 역내 전기차 배터리 판매를 위해서는 생산 과정에서 발생하는 탄소발자국 · 원료 원산지 · 재활용 원료 사용 비율 등을 배터리 이력추적 관리시스템에 등록 및 공개하도록 할 계획이다. 또한, 해당 제도가 규정한 총 탄소배출량 상한을 넘은 배터리의 경우 유럽 역내 판매를 제한하는 등 강력한 규제도 시행될 전망이다.

미국 아르곤국립연구소(Argonne National Lab)의 GREET 모델(The Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use in Technologies Model)*에 기반해 포스코경영연구원(POSRI)이 전기차 밸류체인 탄소발자국을 분석한 결과, 배터리가 차지하는 이산화탄소 배출량은 5.3톤이다. 그리고 이 중 배터리 셀(Cell) 제조 시 발생하는 이산화탄소량이 1.1톤으로 20%, 분리막 등 기타 소재 및 원료 생산 과정에서 1.9톤이 배출되어 35%, 배터리 성능을 결정하는 핵심소재인 양 · 음극재가 2.3톤으로 45%를 차지한다. 따라서 배터리 셀(Cell) 제조 기업 뿐만 아니라 양 · 음극재 등 소재를 생산하는 기업들도 공정 과정에서의 탄소배출을 저감해야 하는 상황이다.

* GREET 모델 : 에너지원, 각종 기기 등의 LCA 탄소발자국을 측정하는 미국 아르곤국립연구소(Argonne National Lab)의 이론적 연구방법론이며, 실측에 기반하지는 않음

유럽(EU)의 ‘배터리 이력관리제(Battery Passport)’ 등 글로벌 규제가 강화되고 있는 가운데, 포스코케미칼은 2035년까지 배터리소재 부문에서 탄소중립을 달성하겠다는 목표 하에 국내외 경쟁사 대비 선제적으로 소재 생산 과정에서의 탄소발자국 등 환경영향을 측정하여 공개하는 등 글로벌 환경 규제 대응력을 강화하고 있다.

포스코케미칼은 지난 1월 천연흑연 음극재의 환경영향을 투명하게 공개하여 환경성적표지 인증을 획득하고, 10월에는 PN6(니켈 함량 60% 이상) · PN8(니켈 함량 80% 이상) 양극재의 환경성적도 공식 인증 받았다.

환경성적표지 인증은 제품의 원료 채굴부터 생산, 수송·유통, 사용, 폐기 등 전과정에 대한 환경영향을 계량적으로 표시해 공개하는 국가 공인 인증제도로 고객들이 환경 친화적인 제품을 선택할 수 있도록 장려하는 지표로 활용된다.

포스코케미칼은 양 · 음극재 생산 전 과정에서 발생하는 환경영향을 7대 범주(탄소발자국 / 물발자국 / 오존층영향 / 산성비 / 부영양화 / 광화학 스모그 / 자원발자국)로 계량화하여 산정했는데, 대표적으로 천연흑연 음극재 1kg 생산할 때 발생하는 탄소발자국은 3.24 kg∙CO₂이며, PN8 양극재의 탄소발자국은 25.9kg∙CO₂*이다.

* 포스코케미칼이 공개한 양 · 음극재 탄소발자국 수치는 본 기고에서 전기차 밸류체인 탄소발자국 분석 시 활용한 GREET 모델과는 별개의 기준으로 산정한 것

이처럼 포스코케미칼은 다른 기업들 보다 먼저 배터리소재 생산 공정별 탄소배출 등 환경영향, 에너지 사용량 등을 상세히 분석하고 이를 최소화하는 방안을 강구하는 계기를 마련했기 때문에, 글로벌 전기차 시장 내 ESG 규제에 대한 전략적 대응이 가능하고 친환경 모빌리티 산업 고도화에도 기여할 전망이다.

포스코케미칼은 ‘친환경 소재를 친환경적으로 생산’하겠다는 기조 하에 배터리소재의 환경성 분석 및 공개를 넘어 생산 과정에서의 환경영향, 폐기물 배출 저감 등에도 노력을 기울이고 있다.

천연흑연 음극재 생산 과정에서 발생하는 폐기물 중 ‘흑연 분진’에 대해 국내 최초로 ‘순환자원 품질표지인증’을 취득하여 폐기물 재활용률을 제고했고, 양극재 폐기물에 대해서도 인증 취득을 추진하고 있다. 또한 에너지 효율 개선, 공정 혁신 등을 통해 환경성적표지 인증을 획득한 양 · 음극재 제품의 탄소발자국을 저감하여 ‘저탄소제품 인증’도 취득할 예정이다.

최근 미국은 인플레이션 감축법(IRA) 등을 통해 전기차, 친환경 에너지 등 미래 성장을 이끌 핵심 산업을 육성하고 동시에 자국 내 산업 인프라 확충, 미국 · 동맹국 중심의 공급망 구축을 위해 강력한 규제와 인센티브를 도입하고 있다.

사실상 중국은 전기차 산업 굴기를 위해 미국 보다 먼저 자국 전기차 · 배터리 기업 중심의 시장 구축에 열을 올려 왔고, 앞으로 이러한 자국 우선주의 흐름은 유럽, 동남아 등 핵심 권역으로 확대될 조짐이다.

이러한 배경에는 미국과 중국 간 패권경쟁 구도 속에서 중국이 전기차 배터리 생산에 필요한 핵심광물(리튬, 니켈 등), 중간소재 공급망의 70% 이상을 차지한 현 상황을 타파하고 전기차 산업의 패권을 가져오기 위한 미국(전략적 협력을 강화하는 동맹국 포함)의 의도가 있다.

이러한 상황에서 포스코케미칼을 포함한 배터리소재 기업들은 향후 ① 광물 · 원료 공급망 다변화 ② 보호무역주의 및 환경규제 대응을 위한 현지 투자 확대와 폐배터리 리사이클링 인프라 구축 ③ 재생에너지 전력망 확보 등에 많은 노력을 기울여야 할 것이다.

다른 기업들보다 한걸음 앞서 양 · 음극재 환경성적표지 인증을 획득하는 등 소재의 친환경성 강화에 집중하고 있는 포스코케미칼이 우수한 소재 기술력을 넘어 회사의 미래 경쟁력을 좌우할 환경영향 저감, 저탄소 제품 생산 등을 통해 시장에서 승승장구하길 기대한다.

 ※ 이 칼럼은 해당 필진의 소견이며 포스코케미칼의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.