이차전지란 한 번 사용하고 버리는 일차전지와는 달리 외부의 전기에너지를 화학에너지의 형태로 전환시켜 충·방전이 가능한 전지를 의미한다. 니켈카드뮴전지, 연축전지 등 이차전지의 종류는 다양하나 이 중 리튬이차전지는 휴대폰 배터리를 비롯해 블루투스, 드론, 전기차(EV), 에너지저장장치(ESS) 등에 폭넓게 활용되어 오늘날 전지 시장을 주도하고 있다. 리튬이차전지 시장은 스마트폰의 상용화를 통해 시장 입지를 다졌으며, 최근 전기차의 급속한 보급과 ESS의 등장에 힘입어 시장규모가 크게 확대되고 있다. 이처럼 급성장하는 이차전지 시장의 속도에 상응하여 효용 만료 및 폐기 등을 통해 폐배터리의 형태로 그 배출 또한 급증할 것으로 전망된다.
하지만 현재 리튬이차전지가 폐기된 이후의 회수 및 관리체계가 미흡한 상황이다. 생산자책임재활용제도(EPR) 대상 배터리는 수은전지, 산화은전지, 리튬일차전지, 니켈카드뮴전지, 망간/알칼리망간전지, 니켈수소전지만을 대상으로 하고 있어 리튬이차전지는 관리의 사각지대에 있다. 특히 보조배터리, 전기차용 및 ESS용 폐배터리 등은 배출 이후 관리체계 및 처리 가이드라인이 부재한 상황이다. 또한 폐리튬이차전지는 잘못 관리될 경우 폭발 위험성이 높기 때문에 수송 및 처리에 있어 안전성이 요구된다.
현재 리튬이차전지 내 유가금속의 가격이 수요 확대로 인해 급격히 상승하고 있다. 희유금속인 코발트와 리튬은 양극활물질의 주요 성분으로, 양극활물질은 소재 원가의 40% 상당을 차지하는 핵심 소재이다. 국내 이차전지 업계에서는 코발트와 리튬을 전량 수입에 의존하고 있는 상황으로 국제 유가금속 가격 상승에 매우 취약한 상황이다. 이에 폐리튬이차전지의 자원순환 체계 마련을 통해 유가금속을 효율적으로 회수 및 확보할 수 있도록 정책적으로 지원할 필요가 있다.
해외에서는 자원 회수 및 안전성에 대비한 폐리튬이차전지의 관리체계 구축 및 재활용기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 국내의 경우 리튬이차전지가 배출된 이후 관리흐름에 대한 연구조차 미미한 상황이다.
이에 본 연구에서는 리튬이차전지의 폐자원흐름 분석을 통해 관리현황 및 체계를 파악하고 재활용을 저해하는 문제점을 분석하여 이에 대한 개선방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 소형(휴대폰용 폐배터리)/중형(전기차용 폐배터리)/대형(ESS용 폐배터리)을 대상으로 각각 ①배출단계, ②수거단계, ③전처리단계, ④자원회수단계, ⑤활용단계에 이르는 단계별 흐름을 파악하였다. 또한 향후 발생량 전망을 통하여 희유금속 회수에 따른 수입 대체효과를 산정하고 자원순환성 제고를 위한 배출-수거-전처리-자원회수의 관리기반을 마련하였다.
먼저 소형(휴대폰용 폐배터리)의 경우 배출 형태는 일체형과 분리형으로 나눌 수 있다. 일체형은 휴대폰에 내장된 채 배출되는 리튬이차전지로 주로 가정에서 배출되며, 휴대폰 유통 및 생산업체에서 배출되는 양은 상당히 미미하다. 가정에서 배출되는 폐휴대폰(폐배터리 포함)은 주로 9가지의 경로 - 새 제품을 구매하는 곳(이동통신사 대리점, 이하 대리점), 캠페인, 상시수거, 위탁회수, 한국정보통신진흥협회(KAIT), 대형마트, 우체국, 민간수집, 중고거래 o 에 해당하는 것으로 나타났다. 이 중 캠페인, 상시수거, 위탁회수, 한국정보통신진흥협