펌)손정우님글 // ●폐배터리 리사이클링에 대하여
올해 2023년은 2차전지 업종에 대해서 Upstream 분야와 신규 소재의 성장에 대해 주목해야 된다고 말씀을 드렸는데요. 현재 2차전지 섹터는 해당 주제들이 시장을 주도하고 있는 모습입니다. 2차전지 섹터에서 최근 역사적 신고가를 경신한 종목을 살펴보면, 에코프로, 코스모화학, 나노신소재가 있었는데요, 제가 말씀드린 주제에 해당되는 종목들입니다.
배터리 산업의 흐름에서 Upstream에 관련된 분야는 원재료를 직접 확보하는 방법과 리사이클링을 통해 확보하는 방법이 있습니다. 그동안 광산 투자에 뒤쳐져 있던 미국,유럽,한국 등 국가들은 리사이클링에 대한 투자가 더욱 확대될 여지가 큽니다. 특히, 유럽 CRMA가 3월 내에 발표될 것으로 예상되는데, 법안의 이름 그대로 주요 원자재를 확보하는 방안에 대해 주로 다룰 것으로 예상됩니다. 중국의 의존도를 낮추고, 리사이클링을 통한 핵심 광물의 내재화 방안을 다룰 것으로 예상되어 주식시장에서 폐배터리 리사이클링과 관련하여 주도 흐름이 나타나고 있습니다.
[폐배터리 산업의 중요성]
1. 배터리 관련 핵심 광물 확보 중요성 강화
2. 배터리 가격의 하락과 전기차 보급 속도 확대
3. 환경보호와 탄소중립
폐배터리 산업이 중요해지는 이유를 3가지로 요약해볼 수 있습니다.
가장 중요한 이유는 배터리 관련 핵심 광물 확보의 중요성이 더욱 강화되는 점인데요. 배터리 시장은 앞으로 폭발적으로 성장하겠지만 핵심 광물의 잠재 채굴량은 한정되어 있는데 반해, 자원 민족주의, 지정학적 리스크, 무역 분쟁 등으로 인해 공급망이 불안정할 수 있는 상황입니다. 핵심 광물들은 특정 지역에 편중되어 매장되어 있고, 중국이 채굴과 정제의 절대적인 비중을 차지하고 있습니다. 현재 중국은 전세계 자동차 판매량의 25%를 차지하고, 전기차는 전세계 판매량의 50%를 차지하고 있는데, 핵심 광물의 채굴과 정제를 합하면 평균 70% 이상을 장악하고 있습니다. 중국 이외의 국가가 자동차 시장의 75%를 차지하는데, 앞으로의 전기차 시장 성장을 위해 30%의 핵심 광물 시장에 집중해야 하는건 상당한 비효율성을 낳을 수 있습니다. 미국의 IRA, 유럽의 CRMA 모두 핵심 광물의 확보를 위한 정책을 중요하게 담고 있습니다. 핵심 광물을 확보하기 위해 Upstream에 투자하는 것은 오랜 기간이 필요한 만큼, 배터리 리사이클링에 대한 투자가 본격적으로 확대될 수 있음을 시사합니다.
두 번째는 폐배터리 리사이클링이 배터리 가격의 하락을 유도하면서 전기차 보급의 속도를 높일 수 있다는 점입니다. 현재 전기차 시장의 성장은 보조금 정책에 대한 의존성이 높습니다. 각국 정부의 부채가 증가하는 상황에서 보조금을 계속 지급하는 것은 부담이 될 것입니다. 미국 에너지부 산하 아르곤국립연구소에 따르면, 재활용 소재를 배터리에 사용할 경우 50% 함량에 KWh당 30불, 100% 함량에 KWh당 60불을 절감할 수 있을 것으로 전망합니다. 현재 배터리 가격은 KWh당 150불 정도로, 100KWh 차종의 경우 1대에 배터리 가격은 15,000불 정도가 됩니다. 미국 IRA 법안에서는 전기차 1대당 7,500불의 보조금을 지급하고 있는데, 재활용 소재를 100% 활용할 경우 현재 IRA 법안의 보조금 만큼의 원가 절감의 효과가 있는 것이죠.
세 번째는 환경보호와 탄소중립에서 중요한 역할을 합니다. 전기차 시장이 성장했던 건 환경보호와 탄소배출 감축이 중요한 역할을 했습니다. 처음에 시장을 형성하기 위해서 배터리 밸류체인 투자에 집중했지만, 전기차가 어느 정도 보급된 이후에는 배터리를 생산하는 과정에서도 탄소배출을 줄이려는 움직임이 커질 수 있습니다. 유럽은 2024년 7월부터 탄소발자국을 공개하도록 하고 있고, 2027년 7월부터는 탄소발자국 상한선을 넘으면 유럽 내 판매를 금지할 방침입니다. 탄소발자국이란 원료 채굴, 생산, 유통, 사용, 폐기 등 전 과정에서 발생하는 탄소의 양을 계량적으로 나타내는 지표입니다. 광산에서 채굴한 리튬과 니켈을 통해 배터리를 생산하는 경우보다 재활용을 통해 얻은 리튬과 니켈을 통해 배터리를 생산하는 경우 탄소 배출량이 70% 이상 줄어든다는 연구결과가 있습니다. 유럽은 해당 이유를 통해서라도 광산 투자가 늦은 부분을 리사이클링 투자를 통해서 만회하려는 움직임이 더욱 빨라질 수 있습니다.
[폐배터리 리사이클링 성장성]
전기차 및 배터리 시장은 후행적으로 폐배터리 발생량을 증가시키고 폐배터리 리사이클링 산업의 성장으로 이어질 수밖에 없습니다. 초기에는 주로 배터리 제조 공정에서 발생하는 불량품과 스크랩 등이 주요 원재료가 되겠지만, 전기차 교체주기가 시작되면 폐배터리 발생량이 급속도로 증가할 것입니다.
파리기후협약이 나오고 전기차 판매가 본격화 되기 시작한 2017년 기준으로 전기차의 교체주기를 대략 8~10년 정도로 잡으면 2025년부터는 폐배터리의 발생량이 급속도로 증가할 것임을 예상할 수 있습니다. 모든 폐배터리가 재활용에 사용되지는 않을 것이고, 폐배터리 양이 크게 늘어나는 시점부터 ESS 등 재사용에 대한 비즈니스도 본격적으로 확대될 것이기 때문에 폐배터리 중에서 재활용 비중은 2022년에 80% 정도에서 2030년에는 40%로 줄어들 것을 가정합니다.
글로벌 전기차 폐차대수는 2022년 16만대에서 2030년 321만대로 20배 정도 증가할 것입니다. 당연히 이와 비례해서 글로벌 폐배터리 발생량도 2022년 7.4GWh에서 2030년 149.7GWh로 20배 정도 증가할 것입니다. 여기에 배터리 생산 과정에서 발생하는 스크랩을 포함하면 폐배터리 규모는 2022년 17.7GWh에서 2030년 225.4GWh로 13배 정도 성장할 것입니다. 재사용 시장이 갈수록 더욱 커질 것으로 전망하기 때문에 폐배터리 발생량에 비례하게 리사이클링 시장이 성장하지는 못하겠지만, 폐배터리 리사이클링 시장은 2022년에서 1조 5200억원 정도에서 2030년에는 12조 7400억원 규모로 8배 정도 성장을 전망합니다.
[폐배터리 산업 밸류체인]
폐배터리를 수거하면 성능검사를 통해서 성능이 60~80% 정도면 재사용을 하게 되고 성능이 60% 이하는 재활용을 하게 됩니다. 재사용은 폐배터리 모듈 및 팩 단위에서 ESS 및 UPS와 같은 제품으로 활용하는 방식을 말하고, 재활용은 폐배터리를 셀 단위로 분해해서 금속을 추출하는 방식을 말합니다. 재사용 시장은 ESS 제작 기술이 핵심이고 완성차 및 배터리 업체들이 중심이 되면서 IT 업체들이 신규 비즈니스로 뛰어들게 될 것이고, 재활용 시장은 금속 회수 공정 기술이 핵심인데 기존 2차전지 소재 회사들과 재활용 전문 업체들이 뛰어들게 될 것입니다.
재사용에는 팩 단위 그대로 재사용하는 방법이 있고, 모듈/셀 단위로 분해해서 재사용하는 방법이 있는데, 팩 단위는 대형 ESS와 UPS로 활용된다면, 모듈/셀 단위는 가정용 ESS와 UPS 혹은 다양한 IT 가전제품으로 활용될 수있습니다. 재사용 시장은 기존 본업을 하던 기업들이 신규 비즈니스로 하면서 추가 성장을 기대할 수 있는 업체를 찾아보시면 좋을 것 같습니다. 재사용 시장도 엄청 성장할 것이기에 관심을 가질 필요가 있겠습니다.
재활용은 폐배터리를 방전하고 파쇄하는 전처리 공정과 화학용액을 활용하여 금속을 회수하는 후처리 공정으로 구분됩니다. 전처리는 기술적인 난이도가 낮지만 대규모 부지가 필요하고 환경인증을 받는게 까다로운 점이 있는 반면, 후처리는 기술적인 난이도가 높고 초기 CAPEX 규모가 크다는 점이 있습니다.
대부분 기업들은 전처리와 후처리를 함께 계획하고 있습니다. 성일하이텍, POSCO홀딩스, 고려아연, 아이에스동서, SK에코플랜트, GS에네르마가 함께 진행하는 기업들이고, 전처리만 담당하는 기업에는 티와이홀딩스의 자회사인 에코비트프리텍이 있고, 후처리만 담당하는 기업에는 새빗켐, TMC, 에코프로씨엔지, 코스모화학, LG화학, 영풍이 있습니다. POSCO홀딩스의 경우, 전처리는 폴란드에 있는 PLSC에서 진행하고 후처리는 광양에 있는 포스코HY클린메탈에서 진행합니다.
후처리 공정에는 건식 제련과 습식 제련이 있는데, 건식 제련은 열을 가하여 금속을 녹이는 방법이고, 습식 제련은 용매와 반응시켜 금속을 추출하는 방법입니다. 건식 제련은 기술적 난이도가 낮고 대량 처리가 가능하여 많은 업체가 채택 중이지만, 많은 투자 비용이 들어가고 핵심 소재인 리튬과 망간을 추출할 수 없다는 단점이 있습니다. 습식 제련은 오랜 공정시간이 소요되고 대량의 제련이 어렵다는 단점이 있지만, 기술적 난이도에 의한 진입장벽이 높습니다. 요즘은 건식제련과 습식제련을 반복하면서 수율을 높이는게 트렌드이며, 습식제련에 강점이 있는 업체가 장기적으로 유리할 것입니다.
[폐배터리 리사이클링 산업의 핵심 이슈와 핵심 경쟁력]
<각 산업별 폐배터리 산업 핵심 이슈>
*전기차 제조업체 : 전기차 원가 절감, ESS 시장 신성장 동력 확보
*2차전지 셀업체 : 안정적인 소재 공급망 확보, 2차전지 가격 경쟁력
*2차전지 양극재업체 : 광물 공급망 확보, 전구체 내재화
*재활용 전문업체 : 금속 회수율 극대화, 규모의 경제 실현, 폐배터리 원재료 확보, 고객 확보
*신사업 추진 : 건설/환경 기업의 재활용 신사업 진출, IT 기업의 재사용 신사업 진출
폐배터리 시장이 본격적으로 성장할 2025년 정도까지는 주도권 싸움이 치열할 것이고, 전기차, 2차전지, 재활용 전문업체들 간의 협력이 활발하게 진행될 것입니다. 전기차 OEM과 2차전지 셀업체들은 재활용 전문업체와의 협력을 통해 본업의 수익성을 향상하는 방향으로 나갈 것이고, 양극재업체들은 수직계열화를 위한 CAPA를 확보하는 방향으로 나갈 것입니다. 폐배터리 리사이클링의 CAPA는 재활용 전문업체들이 주도해나갈 전망인데, 규모의 경제 실현을 위해서는 회수율을 극대화 하면서 원재료와 고객 확보가 핵심 경쟁력이 될 것입니다. 폐배터리로 신사업을 추진하는 기업들은 비용 편익에 대해 고민을 많이 하면서, 본업에서 시너지가 나는 방향으로 진출하게 될 것입니다.
<폐배터리 산업 핵심 경쟁력>
1. 폐배터리 및 원재료 확보 능력
2. 습식 제련 높은 수율
3. 규모의 경제 실현
4. 다수의 고객사 확보
개인적으로 폐배터리 리사이클링 산업의 본질은 과거 석유화학 산업의 성장의 방향과 같다고 생각합니다. 초기에는 시장 선점 효과가 있고 수율 효과가 있겠지만, 점차 규모의 경제로 가면서 수율의 차이가 크지 않으면 규모의 차이에서 원가경쟁력이 결정될 가능성이 높습니다. 규모의 경제는 폐배터리 확보와 고객사 확보 경쟁력과도 이어지기 때문에 중요합니다. 폐배터리 재활용 업체는 원재료를 얼마나 저렴하게 구입해서 공정에서 원가절감을 얼마나 잘 하는지가 중요할 것이고, 결국 산업 전체의 마진은 광물의 가격 변동에 따른 스프레드에 의해 결정될 것입니다.
초기에는 수많은 기업들이 산업에 뛰어들겠지만 원가경쟁력이 없고 마진 컨트롤이 안되는 기업들은 산업에서 이탈할 수밖에 없을 것입니다. 투자자 입장에서는 산업 초기에는 양산 기술이 앞서 있는 기업에 투자하는게 유리할 것입니다. 현재 후처리에서 양산 능력이 입증된 기업에는 유미코어, 중국에 브룬프, 거린메이, 화유코발트, 국내에는 성일하이텍, TMC가 있습니다. 여기에 글로벌에서도 양산 기술력이 가장 앞서있고, 글로벌로 가장 활발하게 투자를 진행하고 있는 성일하이텍이 최고의 수혜주입니다. 현재 3공장 건설을 진행 중인데, 2023년 말 연간 5천억원의 CAPA, 2025 말 연간 9천억원의 CAPA를 확보하게 될 전망입니다.
[폐배터리 리사이클링과 관련하여 주목해볼 기업]
지난주 급등한 2개의 종목이 있는데, 아이에스동서와 코스모화학입니다.
아이에스동서는 올해 초에 폐배터리 리사이클링 후처리 전문 기업인 TMC를 완전 인수했습니다. TMC는 작년 매출액 1,096억원, 영업이익 276억원을 기록하여 국내에서 성일하이텍 다음의 실적을 기록했습니다. 아이에스동서는 국내 폐차시장 M/S 40% 이상인 인선모터스를 통해서 폐배터리를 확보하고, 비엠솔루션에서 전처리, TMC에서 후처리를 담당하면서 완전 수직계열화를 이루는 것을 계획하고 있습니다. 특히, 갈수록 폐배터리 원재료 확보의 중요성이 높아지는 상황에서 아이에스동서의 강점이 부각될 전망입니다. 지난주 주가는 TMC의 가치를 반영하면서 급등했습니다.
코스모화학은 국내 최초로 황산코발트 추출 시설을 갖춘 능력을 바탕으로 폐배터리 리사이클링 산업에 진출했는데, 코스모신소재가 양극재를 생산하고 있고 전구체도 생산할 계획이라 안정적인 Captive 매출을 확보하고 있다는 점이 장점입니다. 코스모신소재는 2023년 말이 되면 니켈 4천톤, 코발트 800톤, 리튬 1천톤의 CAPA를 확보하게 되는데, 매출로 환산하면 대략 2800억원 정도 수준입니다.
폐배터리 리사이클링 시장의 성장에 따라 장비업체에는 디와이피엔에프를 주목합니다. 코스모화학의 폐배터리 리사이클링 공장 EPC를 디와이피엔에프가 담당했는데 코스모화학의 투자금액 459억 모두가 디와이피엔에프의 수주로 귀속되었습니다. 코스모화학 폐배터리 리사이클링 뿐만 아니라, 코스모신소재의 전구체 공장 EPC 턴키와 NCM 양극재 설비도 독점으로 공급하고 있어 2차전지 전체 수직계열화 밸류체인을 모두 공급한 글로벌에서도 유일한 장비업체입니다. 4월부터 코스모화학의 폐배터리 공정과 코스모신소재의 전구체 공정이 모두 양산 테스트가 시작되기 때문에, 이러한 양산 레퍼런스를 통해 디와이피엔에프는 코스모그룹 이외에도 다른 고객사를 확보하게 될 것으로 기대합니다.