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전기차가 남긴 폐배터리, '전기 저수지'가 되다

  • 2021.09.12(일) 09:30

[테크따라잡기]
폐배터리 활용한 에너지 저장장치 'UBESS'
환경문제 해결하고 신재생에너지 보완

배기가스가 배출되지 않는 전기차가 떠오르고 있어요. 한국자동차산업협회에 따르면 작년에 전 세계적으로 판매된 전기차는 202만5371대에요. 판매가 2019년보다 34.7% 증가했죠. 전기차 판매는 앞으로 더 가파르게 상승할 걸로 예상돼요. 업계에선 2030년엔 약 3000만대의 전기차가 팔릴 것으로 보고 있어요.

그런데 전기차가 또 다른 환경문제를 발생시킬 수 있다는 사실, 알고 계셨나요? 바로 전기차의 핵심 부품인 배터리가 버려질 때죠. 그래서 최근 기업들은 폐배터리를 재활용하는 방안을 연구하고 있어요. 그중 대표적인 것이 UBESS(Used Battery Energy Storage System)라고 해요. 이번 '테크따라잡기'에선 UBESS에 대해 알아보도록 해요. 현대차그룹 자료를 참고했어요.

전기 단점 보완 'ESS', 폐배터리 활용 'UBESS'

/사진=현대차 제공

UBESS 설명에 앞서 ESS(Energy Storage System)에 대해 먼저 짚고 갈게요. UBESS는 ESS의 한 종류거든요. ESS는 말 그대로 에너지를 저장하는 장치에요. 여기서 말하는 에너지는 전기라고 생각하면 돼요. 그렇다면 'ESS는 전기를 저장하는 장치'로 이해하면 되겠네요. 마치 물을 저장하는 저수지처럼 말이죠.

에너지를 저장하는 장치는 주위에 둘러보면 많아요. 핸드폰에 탑재된 배터리, 건전지도 에너지를 저장하는 장치죠. 근데 핸드폰 배터리와 건전지를 ESS라고 말하진 않아요. 수백kWh(킬로와트시) 이상의 전력을 대량으로 저장하는 장치를 ESS라고 분류하거든요.

전기를 ESS에 저장하는 이유는 무엇일까요. 전기는 이런 별도의 장치가 없다면 저장이 어렵기 때문이에요. 그래서 전기는 국가나 지역 단위에서 실시간 최대 수요량에 맞춰 생산돼요. 그렇지 않으면 전력난이 올수 있죠. 예상한 수요보다 실제 전기 사용량이 적으면 어떻게 될까요. 저장이 어려우니 그냥 버려지는 거죠.

ESS는 이러한 전기 생산의 비효율성을 보완하는 장치죠. 남은 전기를 ESS에 저장한 뒤, 나중에 필요한 곳에 전기를 공급하면 되거든요. 단순하게 말하자면 엄청 큰 보조 배터리라는 얘기예요.

ESS는 저장방식에 따라 배터리 방식과 비 배터리 방식으로 구분되는데요. 리튬 전지(LiB)처럼 이차전지를 이용하는 배터리 방식과 압축공기저장(Compressed Air Energy Storage, 압축된 공기를 팽창해 터빈을 돌림) 등을 이용하는 비 배터리 방식으로 구분돼요. 일반적으로 사용하는 ESS는 대부분 리튬 전지를 이용한 배터리 방식이래요.

UBESS도 배터리 방식의 에너지저장장치에요. 여기서 UB(Used Battery)는 한번 사용했던 배터리를 재활용한단 뜻이죠. UBESS는 주로 전기차 폐배터리로 만들어진대요. 

대부분의 전기차 폐배터리는 재활용엔 문제가 없어요. 시간이 지나면서 배터리 용량이 줄어들긴 하지만 전기를 저장하는 본래의 기능엔 문제가 없거든요. 대부분의 전기차 폐배터리는 최소 3년에서 최대 10년까지 활용이 가능하대요. 게다가 승객을 항상 태우고 이동해야 하는 게 전기차다 보니 안정성이나 품질 면에서도 일반 ESS용 배터리보다 낫고요.

UBESS는 이런 전기차 폐배터리를 모아서 만들어요. 폐배터리를 많이 모을수록 더 많은 전기를 저장하는 UBESS가 되는 거죠. 폐배터리 개수는 UBESS 장치가 어디에 전기를 공급할지에 따라 결정한대요. 일반 가정에 전력을 보내는 UBESS보단 공장에 전력을 보내는 UBESS가 더 많은 폐배터리를 필요로 하겠죠.

UBESS 떠오르는 이유

/사진=현대차 제공

왜 전기차 폐배터리를 활용할까요. 그 이유는 크게 두가지에요. 전기차 폐배터리로 발생할 환경문제를 최소화하고, 신재생에너지의 단점을 보완하는 효과를 누릴 수 있어서죠.

전기차 배터리엔 니켈, 리튬, 코발트, 망간 등의 금속류들이 다량으로 들어있어요. 전기차 배터리가 매립되면 토양과 지하수가 오염되죠. 소각할 수도 없어요. 폭발할 수도 있고 유해가스를 방출하거든요. 환경부는 2030년이 되면 버려지는 배터리가 연간 약 11만개가 될 거래요.

/사진=현대차 제공

신재생에너지의 단점을 보완할 수도 있어요. 태양열, 풍력 등 신재생에너지는 전기 생산량이 일정치 않다는 단점이 있어요. 날씨가 흐리거나 바람이 불지 않는 날이면 전기를 많이 생산하지 못하겠죠. UBESS는 이렇게 전기가 많이 생산되는 날에 남는 전기를 보관하고, 또 전기생산량이 적은 날에 UBESS에 그 전기를 내보내 줄 수 있죠.

UBESS 시장에 뛰어든 국내 기업으론 현대차그룹이 있어요. 현대차그룹은 UBESS 로드맵을 수립하고 관련 기술을 확보 중에 있어요. 배터리의 수명을 평가하고 예측하는 기술도 개발 중이래요. UBESS는 새 배터리가 아닌 폐배터리로 만들기 때문에 배터리 상태 진단이 중요하죠. 

신재생에너지와 연계한 실증사업도 진행 중이래요. 울산에 위치한 현대차 공장에 2MWh 규모의 UBESS를 설치했는데요. 태양광으로 들어오는 전력을 이 UBESS에 저장했다가 필요할때 전력을 공급하는 체계를 구축했다네요. 2Mwh는 4인 가족으로 구성된 5가구가 한 달이상 사용 가능한 전력량이래요.

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