전기자동차, 휴대용 전자기기의 보급과 함께 중국에서 연간 발생되는 폐리튬배터리 양이 80만 톤을 돌파했으며, 이를 자원화하는 방법은 녹색발전의 핵심 과제가 되고 있다. 폐리튬배터리 처리 시스템에서 파쇄 공정을 통해 구리 자원을 정밀하게 회수하는 것은 금속자원 재생의 새로운 경로를 열 뿐만 아니라, 경제업그레이드, 산업전환, 생태보호 등 분야에서 다원적인 부여 가치를 발산하며 지속가능한 발전에 강력한 동력을 주고 있다.
1. 회수 구리의 가치 재구성: 자원순환에서 산업지원까지
(1) 경제가치: 저비용 공급망 구축의 핵심 링크
구리는 세계 대량상품 시장의 중요한 품목으로, 2024년 런던금속거래소(LME) 구리 평균가는 톤당 8,500달러 이상을 유지하며 안정적으로 상승하는 추세를 보이고 있다. 폐리튬배터리에 포함된 구리는 존재 형태가 집중되어 있으며(탭, 구리박 집전체), 배터리 총 무게의 약 6%-12%를 차지하고 있다. "저온파쇄-기류선별-전해정제" 공정을 통해 회수된 구리의 순도는 99.8%에 이르며, 산업용 구리 순도 기준(99.5%)을 훨씬 뛰어넘는다.
회수 기업 측면에서 연간 20만 톤 폐리튬배터리를 처리하는 생산라인을 예로 들면, 연간 1.5만 톤의 구리를 추출할 수 있으며 시장 평균가로 계산할 때 구리 회수 수익만으로 장비 감가상각과 운영 비용의 30%를 충당할 수 있어 안정적인 수익 모델을 형성할 수 있다. 하류 산업(전선케이블 기업 등) 측면에서는 회수 구리를 사용하면 원료비를 18%-22% 낮출 수 있으며, 某 대형 케이블 제조업체의 경우 2024년에 회수 구리를 채택한 후 단일 생산라인에서 연간 2,000만 위안 이상의 비용을 절감하여 제품의 시장 경쟁력을 현저히 향상시켰다.
또한 대규모 구리 회수는 중국의 원생구리 수입량을 줄일 수 있다. 2024년 중국의 원생구리 수입 의존도는 72%였으며, 만약 회수 구리가 국내 구리 수요의 15%를 충족할 수 있다면 연간 수입 지출을 약 120억 위안 줄일 수 있어 국제 구리 가격 변동이 국내 산업사슬에 미치는 영향을 완화할 수 있다.
(2) 산업가치: 고급 제조 지원의 핵심 원료 보장
구리의 물리적 성능은 그것을 고급 제조 분야의 "대체 불가능한 소재"로 만들었다. 구리의 전기전도율은 알루미늄의 1.6배, 열전도율은 철의 3배이며 뛰어난 내식성과 연성을 가지고 있다.
신재생에너지 자동차 분야에서 순수 전기자동차 1대당 구리 사용량은 약 83kg(전통 가솔린차는 단 20kg)에 이르며, 주로 배터리 팩 구리박, 구동 모터 권선 등 핵심 부품에 사용된다. 에너지저장 분야에서는 에너지저장 배터리 1GWh당 구리 약 50톤이 필요하며, 2024년 중국의 에너지저장 배터리 설치량은 150GWh에 달하여 이에 상응하는 구리 수요는 7.5만 톤이었다.
폐리튬배터리에서 회수한 구리는 심가공 후 직접 신재생에너지 자동차 배터리 핵심 소재인 0.01mm 초박형 리튬배터리 구리박, 5G 기지국 고주파 신호 전송 구리띠 등 고급 제품 제조에 사용될 수 있으며, 원생구리 제련의 "광석-조동-정련구리"라는 긴 과정을 거칠 필요가 없어 생산 주기를 40% 이상 단축시킬 수 있다. 이러한 "재생구리-고급제조" 직접 공급 모델은 원생구리 자원 부족 현상을 효과적으로 해소했으며, 2024년 중국의 구리 회수량은 12만 톤에 달하여 에너지저장 배터리 구리 수요의 30%를 충족시켜 신재생에너지 산업 공급망 안정성을 보장했다.
2. 회수 구리의 효익 확장: 생태보호에서 안전보장까지
(1) 환경보호 효익: "이중 감축" 실현을 위한 녹색 실천
폐리튬배터리가 무분별하게 버려지면 그 안에 포함된 헥사플루오로인산리튬 전해액이 토양에서 가수분해 반응을 일으켜 불화수소 등 유독 물질을 생성하며 오염 반경이 50m에 이를 수 있다. 코발트, 니켈 등 중금속이 지하수에 스며들면 주변 주민의 음용수 중금속 초과 위험도를 3-5배 높일 수 있다.
원생구리 채굴 및 제련 과정에서 원생구리 1톤을 생산하기 위해서는 구리 광석 220톤이 소모되며, 중금속 이온을 포함한 폐수 12톤, 대기오염물질인 이산화황 4톤, 고형폐기물인 광재 6톤이 발생된다.
파쇄를 통한 구리 회수 과정에서 "음압 수집-산염기 중화-중금속 고화" 기술을 적용하면 전해액 무해화 처리율 100%, 중금속 회수율 95% 이상을 실현할 수 있다. 동시에 구리 1톤을 회수할 때마다 원생구리 채굴을 15톤 줄일 수 있으며, 이에 상응하여 오염물질 배출을 45톤 줄일 수 있다. 2024년 중국의 폐리튬배터리 구리 회수량은 12만 톤이었으며, 이를 통해 원생구리 채굴을 총 180만 톤 줄이고 오염물질 배출을 540만 톤 줄였는데, 이는 나무 300만 그루를 심는 생태 정화 효과와 상당하며 "이중탄소" 목표(2030년 탄소배출 정점 달성, 2060년 탄소중립 달성)에 강력한 지원을 제공했다.
(2) 자원 효익: 비재생 자원 부족 딜레마 해소
전 세계 구리 자원의 확인된 채굴 가능 매장량은 약 87억 톤이며, 현재 채굴 속도로 계산하면 약 35년간만 유지할 수 있다. 중국의 구리 자원 매장량은 세계 총량의 단 3.5%에 불과하며, 2024년 구리 소비량은 1,400만 톤에 달하여 자원 수급 갈등이 두드러지고 있다.
폐리튬배터리에 포함된 구리는 "이동 가능한 자원 저장소"로, 파쇄 회수 기술을 통해 구리 자원의 사용 수명을 4-6배 연장시킬 수 있으며 "자원-제품-폐기물-재생자원"의 순환 시스템을 형성할 수 있다. 2024년 중국의 폐리튬배터리 발생량 80만 톤을 기준으로 모든 구리가 회수된다면 6.4만 톤의 구리를 추출할 수 있으며, 이는 구리 광석 채굴을 96만 톤 줄이고 광산 토지 약 3,200묘(광석 1톤당 토지 점유율 0.003묘 계산)를 절약하는 효과와 상당하다.
또한 자원순환 이용은 경제발전 모델 전환을 촉진했으며, 2024년 중국의 재생구리 산업 생산액은 850억 위안에 달하여 2020년보다 68% 증가하며 자원절약형 경제의 중요한 성장동력이 되었다.
(3) 산업 효익: 산업사슬 업그레이드와 고용 증가 이끌기
폐리튬배터리 파쇄 회수 구리 산업의 발전은 "기술연구개발-장비제조-회수운영-심가공"의 완전한 산업사슬을 탄생시켰다.
기술 측면에서 구리 회수 효율을 향상시키기 위해 국내 기업은 구리 식별 정확도 98%의 "지능형 스펙트럼 선별 장비", 오염물질 무배출의 "시안화물 무함유 침출 정제 기술"을 개발하여 환경보호 장비 제조업 업그레이드를 촉진했으며, 2024년 중국의 환경보호 장비 시장 규모는 1.2조 위안에 달했고 그중 폐배터리 회수 장비는 15%를 차지했다.
고용 측면에서 회수 산업은 노동집약형과 기술집약형이 결합된 산업으로, 연간 10만 톤 폐리튬배터리를 처리하는 기업을 예로 들면 스펙트럼 분석 엔지니어, 장비 운영 및 유지보수 인력, 환경보호 검측 인력 등 직위를 배치해야 하며 단일 공장에서 600개의 일자리를 창출할 수 있다. 2024년 중국의 폐리튬배터리 회수 산업은 15만 명 이상의 고용을 이끌어내어 사회적 고용 압력을 완화했다.
하류 측면에서 회수 구리는 직접 신재생에너지 자동차, 전자정보 등 산업에 공급될 수 있어 "회수-가공-응용"의 폐쇄 루프를 형성했으며, 2024년 중국의 재생구리가 신재생에너지 산업에 적용된 비율은 28%에 달하여 2020년보다 16퍼센트포인트 상승하며 산업구조를 녹색화, 고급화 방향으로 전환시켰다.
(4) 안전 효익: 에너지 및 산업 안전 방어막 구축
신재생에너지 산업은 중국의 전략적 신흥 산업이며, 구리는 신재생에너지 산업사슬의 "전략적 자원"으로 그 공급 안정성이 산업 안전에 직접적인 영향을 미친다. 현재 국제 구리 시장은 지정정치의 영향을 크게 받고 있으며, 2024년 세계 최대 구리 생산국인 칠레에서 광산 파업이 발생했는데, 이로 인해 국제 구리 가격이 1개월 만에 12% 상승하며 국내 신재생에너지 기업에 큰 비용 압력을 주었다.
폐리튬배터리에서 구리를 회수하면 구리 자원 공급 채널을 새로 추가할 수 있으며, 2024년 중국의 회수 구리는 국내 구리 소비량의 8.6%를 차지했다. 만약 2030년 회수 구리 비율이 20%로 향상된다면 원생구리 수입을 280만 톤 줄일 수 있으며 수입 의존도를 50% 이하로 낮출 수 있다.
동시에 회수 산업의 기술적 돌파는 중국의 자원 자주적 통제 능력을 향상시켰으며, 2024년 중국의 폐리튬배터리 구리 회수 기술 특허 수는 세계 총수의 65%를 차지하며 자원순환 이용 분야에서 핵심 발언권을 장악하여 국가 에너지 안전과 산업 안전에 견고한 보장을 제공했다.
결론적으로, 폐리튬배터리 파쇄 회수 구리는 자원재생의 혁신적 경로일 뿐만 아니라 경제, 산업, 환경보호, 안전의 협력적 발전을 추진하는 중요한 수단이다. 앞으로는 "생산자 책임 연장 제도(EPR)"를 속도감 있게 개선하고(자동차 제조업체가 폐배터리 회수에 참여하도록 추진), 지능형 선별, 녹색 정제 등 기술 연구개발 투자를 확대하며 대규모 회수 기업을 육성해야 한다. 이를 통해 회수 구리 산업이 지속가능한 발전의 "녹색 엔진"이 되도록 하여 중국의 고품질 발전에 새로운 동력을 주어야 한다.
