전기차 폐배터리 재활용의 경제성 효과 분석 연구 = A Study on the Economic Impact Analysis of Recycling Spent Electric Vehicle Batteries

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 탄소중립의 실현을 중심으로 나타나는 다양한 정책
또는 부가적으로 나타나는 현상 중 하나인 친환경 모빌리티 산업
을 중심으로 연구해보고자 한다. 전기차 시장은 S&P 글로벌 모빌
리티 분석에 따르면 2025년 약 1,510만 대 판매가 예측되며, 이는
2024년 대비 약 30% 증가를 나타내는데 이러한 데이터는 전 세계
적으로 전기차 시장 점유율을 13.2%에서 16.7%으로 확장시키는
것에 기여할 것으로 보여진다.
이러한 전기차 보급 확산에 따라 폐배터리 발생량은 2025년
8,321개에서 2029년 78,981개로 급증할 것으로 예상되며, 2030년에
는 338GWh, 2040년에는 3,339GWh에 달할 것으로 전망된다. 한국
무역협회의 ‘우리나라 전기차 배터리 재활용 산업육성을 위한 원
료 확보 방안’에 따르면, 배터리 재활용 시장의 규모가 2025년 208
억 달러로 연평균 17%씩 증가되는 성장세를 보이고 있어, 폐배터
리 재활용의 환경적·경제적 가치가 크게 부각되고 있다. 이러한
배경으로 인해 폐배터리의 재활용 및 재사용을 통한 경제성 효과
를 분석해 보고자 한다.
본 논문에서 PESTEL(정치, 경제, 사회, 기술, 환경, 법률) 분석
프레임워크를 활용하여, 폐배터리 재활용의 다차원적 장·단점을
체계적으로 분석하였다. 그 중, 현재 전기차 배터리 시장에서 가장
높은 비율로 사용되는 리튬-니켈-망간-코발트 산화물(NMC,
Nickel-CobaltManganese) 배터리와 최근 점유율이 확대되고 있는 리튬 인산
철 배터리(LFP, Lithium Iron Phosphate)와 재활용 경제성을 비교
분석하였다.
경제성 분석을 위해 주요 변인인 희귀 금속을 기준으로 최근 5
년간의 수입량, 수입액, 금속 시세, 전기자동차 판매량 등의 요인
들을 분석을 통해 주요 변수의 영향을 평가하였다.
2025년 기준 주요 금속의 수입대체 효과를 분석한 결과, 리튬은
수입량 대비 5.5% 회수의 가능성을 보이고 코발트는 수입량 대비
약 24%의 회수 가능성을 확인하였다. 현재, 폐배터리가 국내 주요
금속의 약 5∼27%를 대체할 수 있음을 판단하였다.
폐배터리 발생이 급증하는 2035년 시점에는 니켈망간코발트 배
터리(NMC, Nickel-Cobalt-Manganese)의 경우, 국내 수입 물량의
약 50% 이상을 재활용을 통하여 수입 대체 효과를 볼 수 있음으
로 예상된다. 리튬 인산철 배터리(LFP, Lithium Iron Phosphate)
의 경우 수입대체 효과가 NMC 배터리에 비해 낮으므로 LFP 배
터리에 관한 추가 분석이 필요할 것으로 판단된다.
결론적으로, 폐배터리 재활용의 경제성을 다각도로 분석하여 수
입 대체효과를 통하여 순환경제 실현을 위한 실질적 방안을 제시
함으로써, 지속가능한 배터리 생태계 구축에 기여할 것이라 판단
된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to focus on the eco-friendly mobility industry, which is one of the additional phenomena or various policies centered on the realization of carbon neutrality. According to S&P Global Mobility Analysis, the electric vehicle market is expected to sell about 15.1 million units in 2025, an increase of about 30% compared to 2024, and this data is expected to contribute to expanding the electric vehicle market share from 13.2% to 16.7% worldwide. With the spread of the supply of electric vehicles, waste battery generation is expected to increase from 8,321 in 2025 to 78,981 in 2029, with 338GWh in 2030 and 3,339GWh in 2040. According to the Korea International Trade Association's 'Measures to Secure Raw Materials for Fostering the Electric Vehicle Battery Recycling Industry in Korea', the size of the battery recycling market is growing at an annual average of 17% to $20.8 billion in 2025, highlighting the environmental and economic value of waste battery recycling. Against this background, I would like to analyze the economic effects of recycling and reusing waste batteries. In this paper, the multidimensional advantages and disadvantages of waste battery recycling were systematically analyzed using the PESTEL (political, economic, social, technological, environmental, and legal) analysis framework. Among them, lithium-nickel-manganese-cobalt oxide (NMC), which is currently used at the highest rate in the electric vehicle battery market, was systematically analyzed.- The recycling economics of Manganese batteries and lithium iron phosphate (LFP) batteries, which have recently expanded their share, were compared and analyzed. For economic analysis, the impact of major variables was evaluated by analyzing factors such as import volume, import amount, metal market price, and electric vehicle sales over the past five years based on rare metals, which are major variables. As a result of analyzing the import substitution effect of major metals as of 2025, it was confirmed that lithium has a possibility of recovering 5.5% of the import amount, and cobalt has a possibility of recovering about 24% of the import amount. Currently, it was determined that waste batteries can replace about 5-27% of major metals in Korea. In 2035, when the generation of waste batteries rapidly increases, nickel-manganese cobalt batteries (NMC) are expected to have an import substitution effect by recycling more than 50% of domestic imports. In the case of lithium iron phosphate (LFP), the import substitution effect is lower than that of NMC batteries, so further analysis of LFP batteries is considered necessary. In conclusion, it is judged that it will contribute to the establishment of a sustainable battery ecosystem by analyzing the economic feasibility of waste battery recycling from various angles and suggesting practical measures for realizing a circular economy through import substitution effects.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 전기차 폐배터리와 재활용 기술 4
• 1. 폐배터리 현황 4
• 2. 잔존 수명(SOH, State of Health)에 따른 폐배터리의 재사용 및 재활용 20
• Ⅲ. 경제성 분석 및 방법 25
• 1. 경제성 지표 산출 방법 25
• 2. 재활용 대상 소재 및 가치 선정 27
• 3. 주요 금속 가치 분석 35
• 4. NMC 배터리 재활용에 따른 경제성 분석 57
• 5. LFP 배터리 재활용에 따른 경제성 분석 64
• 6. 폐배터리 재활용을 통한 수입 대체 효과 분석 71
• Ⅳ. 결론 79
• 1. 주요 금속에 따른 경제성 분석 및 평가 79
• 2. 폐배터리 재활용을 통한 수입대체 효과 81
• Ⅴ. 고찰 83
• Ⅵ. 참고문헌 85
• 국문 초록 91
• 감사의 글 94