10분 충전으로 500km 가는 전기차, 누가 빨리 내놓나?

10분 충전으로 500km 가는 전기차, 전고체 밧데리기술은???

오토뷰 입력 2021. 01. 04. 19:09 댓글 111개

 

 

자동차 제조사들이 저마다 전기차 투입에 열을 올린다. 내연기관 엔진에 수명(?)이 정해지면서 이제 전기차 없이는 미래를 그리기 어려운 세상이 됐다.

단계적으로 친환경 디젤, 하이브리드가 시장 일부를 이끌지만 이들도 결국 내연 기관과 함께 사라지게 된다.

내연 기관 자동차는 엔진, 변속기, 구동계 등등 복잡한 구조를 갖는다. 엔진 하나를 개발하는데도 엄청난 비용이 소요되는데, 최근에는 유해 물질을 줄이기 위한 후처리 기술 개발 비용이 대폭 늘어났다. 성능을 높이면서 배출가스를 줄이기 위한 노력이 곁들여진다는 것.

반면 전기차는 파워트레인 구조가 단순하다. 모터, 배터리가 대부분의 것들을 해결해 준다. 후처리를 위한 별도의 비용도 필요치 않다. 자동차의 차체 설계 기술, 공용 부품의 기술이 상향 평준화된 만큼 이제 미래 자동차 시장을 대비하려면 배터리와 모터, 그리고 이를 관리하는 소프트웨어에 투자해야 한다. 그렇게 전기차의 틀을 제대로 갖추면 미래 자동차 시장을 선도하는 것이 가능해진다. 그리고 여기서 굳이 우선순위를 따진다면 배터리의 중요성이 커진다.

 

지난해 테슬라가 진행하는 배터리 데이에 많은 관심이 쏠렸다. 하지만 미래에 대한 희망의 메시지 일부를 제외한 진정한 희망의 기술은 발표되지 않았다. 때문에 배터리 데이 이후 오를 것이라는 테슬라의 주가는 오히려 떨어졌다. 전기차 시장에서 배터리의 중요성을 보여주는 예다.

현재 전기차에 탑재되는 배터리는 리튬 이온이 주를 이룬다. 일부 또는 하이브리드 모델에 니켈 수소가 쓰이는 경우도 있지만 무게 등 불리한 측면도 많다. 배터리 제조사에 따른 전기차 채용률로 보면 중국의 중국 CATL과 LG에너지솔루션이 1~2위를 다투고 있고 이후 파나소닉, 삼성 SDI와 SK 이노베이션 순으로 이어진다.

 

현재까지 그렇다는 얘기다. 하지만 앞으로 전기차에 탑재될 배터리는 리튬 이온이 아닌 전고체 배터리다. 전고체 배터리는 배터리 양극(+)과 음극(-) 사이 위치하는 액체 전해질을 고체로 바꾼 것으로 이해하면 된다. 단순히 소재만 바뀌는 것이 아니라 이를 통해 빠른 충전 시간을 얻어낼 수 있다는 것이 최대 장점이다. 또한 화재 위험이 있는 액체 대비 안전하다. 리튬 이온 대비 부피를 줄일 수도 있으며 구부리는 등 가공도 자유롭다. 이와 같은 활용성은 전기차 개발의 확장성을 넓히는 데 도움이 된다.

 

이에 자동차 브랜드들도 빠르게 전고체 배터리를 탑재하기 위한 노력을 벌이는 중이다. 국내 대표 주자인 현대차는 2025년 개발 완료 후 2030년부터 본격 투입한다는 방침이다. 외신들은 글로벌 경쟁사인 토요타가 이보다 빠른 2021년 시제품 내놓고 2023~2024년께 양산 돌입할 것이라는 기사를 내놨다. 토요타는 배터리 관련으로 1000개 이상의 관련 특허 갖고 있다. 여기엔 국가 차원의 지원이 있다. 한국 정부와 현대차와 함께 수소를 공략 중이다. 반면 일본 정부는 탈탄소를 위해 2조 엔을 투자한다고 밝혔는데, 우리 돈 20조 이상에 해당하는 비용의 상당수가 전고체 배터리 개발을 위한 것으로 알려져 있다.

 

토요타는 이를 조기에 완성시켜 10분 충전으로 500km 가능한 전기차를 내놓겠다는 계획이다. 상용화가 이뤄진다면 전기차 시장에 큰 영향을 주게 될 것이다. 프리미엄 선두 주자 중 하나인 BMW도 오는 2025년을 목표로 전고체 배터리 전기차를 내놓을 예정이며 폭스바겐도 유사한 시기 신차 출시를 내다보고 있다. 초기 전기차 시장의 선두주자였던 닛산도 전고체 배터리 탑재 전기차 양산 모델을 2028년께 내놓겠다는 것이 목표다.

당연히 배터리 업체들의 경쟁도 가속화되고 있다. 일본의 토레이, 스미토모, 교세라, 히타치는 물론 중국 CATL, 애플 협력사로 유명한 폭스콘도 전고체 배터리를 개발 중이다.

내연기관이 사라질 것이라는 것은 상상이 아닌 현실이다. 자율 주행과 함께 전기차가 시장의 중심에 선다는 얘기다. 이에 각 자동차 제조사와 배터리 업체들은 새로운 배터리 개발을 두고 2차 전기차 전쟁을 벌이고 있다.

오토뷰 | 김기태 PD (kitaepd@autoview.co.kr)