모터로이드 - Motoroid

[Motoroid / Column]

나노 플로우셀(NanoFlowCell)이 내달 열리는 제네바 모터쇼서 전해액 배터리로 구동하는 차세대 자동차 'Quant 48Volt 콘셉트'를 선보인다. 

나노 플로우셀은 독일에 본사를 두고 있는 회사다. 전해액 배터리로 구동하는 엔진을 개발하여, 기존 배터리가 갖던 문제를 해결하는 차세대 전기차를 개발하는데 목표를 두고 있다.

Quant 48Volt

이번 모터쇼서 선보일 Quant 48Volt 콘셉트는 제로백(0→100km/h) 2.4초 이내, 최고속도 290km/h이라는 어마어마한 성능을 자랑하며, 최대출력은 무려 760마력이다. 내연기관 엔진도, 일반적인 배터리로 구동하는 전기차도, 심지어 수소차도 아닌데 어떻게 이런 성능이 가능한 것일까? 나노플로우셀이 20년 가까이 긴 시간동안 연구하여 개발한 '전해액 배터리' 기술을 주목해볼 필요가 있다. 

"전해질, 그게 뭐길래?"

전해질, 학창시절 과학 수업 때 한 번쯤은 들어봤을 법한 용어다. 전해질이란 물 등의 용매에 녹아 이온으로 해리되어 전류를 흐르게 하는 물질을 말한다. 보통 전해질하면, 소금을 떠올린다. 우리 주변에서 가장 흔하게 찾을 수 있는 물질이자, 물에 녹으면 수용액 속에 고루 퍼져 Na+와 Cl- 입자의 형태로 이온화되기 때문이다. 즉, 소금이 녹으면 전하를 띤 이온들이 물속에 녹아있게 되고, 전류를 흐르게 할 수 있게 된다.

나노 플로우셀은 이 같은 원리를 응용하고 연구하여 새로운 에너지 저장 장치를 개발했다. 일반적인 리튬 이온 배터리와 에너지 밀도는 비슷하지만, 훨씬 더 안전하고 친환경적이며, 무엇보다 편리하다는 장점이 있다. 화학 에너지 형태로 전기를 저장한 뒤, 전기 에너지를 방출하며, 저비용 고효율로 미래를 이끌어갈 차세대 기술로 주목받고 있다. 그리고 최근 자동차, 비행기, 선박, 철도, 집 등에 이 기술을 적용하여 선보이고 있다. 

소금물 자동차라고 들어는 봤을까. 필자는 수 년전 과학동아리서 소금물 자동차 키트를 가지고 조그만한 장난감 자동차를 만들어본 적이 있다. 그런데 실제 자동차에 이 기술이 적용된다니, 그저 놀라울 따름이다. 소금물로 자동차가 굴러간다는 것도 신기한데, 친환경적임은 물론 수소전지나 전기자동차와 그 맥락을 같이 한다. 

이 기술이 미래를 이끌어갈 기술로 주목받는 진짜 이유는 '손쉬운 인프라 구축'에 있다. 최근 트렌드로 자리잡은 전기차나 수소차의 단점으로 '충전 인프라 구축에 대한 어려움'이 꼽힌다. 하지만, 이 기술은 기존 주유소를 간단하게 개조하기만 하면 충전소 그대로 사용이 가능하기 때문에 매우 신속하고 편리하게 충전소 인프라 구축이 가능하다. 원한다면, 아파트나 주택에 독립적으로 충전 시스템을 구축할 수도 있다. 

'소금물'처럼 전해액으로 사용될 연료를 제조하는 비용도 매우 저렴하기 때문에, 연료 또한 가솔린이나 디젤대비 저렴하여 차량 유지비 측면에서도 강점을 갖는다. 또한 무독성이며, 수명도 무한이라 번거로운 규제나 정제과정없이 대량 생산 및 판매가 가능하다. 기존 휘발유나 디젤차와 맞먹는 주행반경을 자랑한다는 점도 큰 장점이다.

Quant F

지금까지의 내용은 먼 미래의 이야기가 아니다. 이미 2014년, 제네바 모터쇼서 데뷔한 전해액 배터리 자동차 'Quant E-스포츠 세단'의 최대 시속은 350km/h였고, 제로백은 2.8초였다. 2015년에는 4륜구동에 최고 시고 300km/h, 그리고 주행가능거리는 무려 800km에 달하는 Quant F를 선보였다. 그리고 올해, 제로백 2.4초 이내를 기록할 괴물 자동차가 등장한다. 현존하는 전기차 중 가장 빠른 전기차 테슬라 P100D보다도 빠른 수준이다. 

현재까지도 많은 기업들이 전기를 저장하는 '간단하고 안전하며 지속 가능한 이상적인 해결책'을 찾지 못한 것이 사실이다. 수소차는 수소 특성상 폭발위험이 분신처럼 따라붙고, 전기차는 방전 문제와 시간이 지날수록 배터리 성능이 떨어진다는 문제점이 따른다. 어쩌면, 가장 이상적인 미래의 기술은 아닐까.

[Motoroid / Official]

'1회 충전 주행 가능 거리'는 충전 속도와 더불어 전기차의 성공 여부를 결정짓는 중요한 요소로 꼽히며, 주요 자동차 업체들 또한 너도나도 주행거리 연장에 총력을 다하고 있는 분위기다. 

지난 주말, 테슬라 모터스가 최장 335마일을 갈 수 있는 새로운 모델 '100D'을 추가로 선보이면서 현재 판매 중인 전기차 중 '가장 멀리 갈 수 있는 전기차' 기록을 새로이 경신했다. 

지난해 8월 테슬라가 선보인 전기차 세단 'P100D'는 한 번 충전으로 315마일을 갈 수 있었지만, 불과 4개월여 만에 20마일을 더 갈 수 있는 모델을 선보인 셈이다. 

새로운 100D의 경우, 60mpg에 도달하는데 걸리는 시간은 4.2초로, 2.5초에 도달하는 P100D모델보다 느리지만, 주행 가능 거리가 20마일 더 길고 가격도 39,500달러 정도 더 저렴하다는 점이 매력 포인트다. 차량 가격이나 주행가능거리를 더 중요시 여기는 구매자들에게 '100D'모델이 안성맞춤일 것으로 보인다. 

Tesla Model 3

테슬라는 '100D'모델에 이어, 보급형 소형 전기차 '모델3'을 올 하반기에 선보일 예정이다. 모델 3이 판매에 활력을 불어넣어 줄 것이라 기대하고 있으며, 이에 따라 '연간 자동차 생산 능력이 50만 대로 늘어날 것'이라 바라보고 있다. 

Audi e-tron quattro concept

한편, 폭스바겐은 1회 충전으로 600km를 달릴 수 있는 콘셉트 EV '버드-e'를, 메르세데스-벤츠는 500km를 주행 가능한 콘셉트 EV '비전 메르세데스-마이바흐 6'를 공개한 바 있으며, 아우디는 500km를 주행 가능한 'e-트론 콰트로'를 2018년부터 양산할 계획이다. 

[Motoroid / Report]

세계 주요 각국들이 자동차 산업에서 환경 규제를 강화함에 따라, 새로운 대안으로 '전기차'가 그 중심에 섰다. 각국 정부의 적극적인 지원은 물론, 소비자들의 인식 개선으로 전기차 시장이 크게 성장했다. 이에 발맞춰 주요 자동차 제조사들 또한 다양한 EV신차를 출시하고 가격을 인하하는 등 '새로운 트렌드'로 자리 잡은 전기차에 매진하고 있는 추세다. 

시장 조사업체인 SNE리서치와 전문 업계에 따르면 작년 전기차 시장은 290만 대를 기록했고, 내년 530만 대, 2020년 860만 대, 2025년 2380만 대로 확대될 것이라 내다봤다. 이처럼 전기차 보급이 급격히 가속화될 것으로 예측되면서, '배터리 공급 부족 사태'가 발생할 수 있다는 우려가 잇따라 제기되고 있다. 

▲전기차 배터리 수요와 공급 추이(단위:GWh, 자료: SNE리서치)▲

'배터리 공급량이 늘어나는 속도보다 수요가 커지는 속도가 더 빨라질 것'이라는 예측이 전 세계 전기차 배터리 메이커들이 경쟁적으로 생산 설비를 구축해나가고 있는데도 불구하고, 공급 부족 우려가 생겨난 주된 이유다. 

SNE 리서치 대표는 "배터리 시장에서 ESS(에너지 저장 장치)도 유망 품목이지만, 전기차 배터리 시장은 ESS 시장보다 10배 이상 규모를 키워나갈 것"이라며 전기차 배터리 공급 가속화를 내다봤다. 이어, "수년 내 공급 부족이 예상되는 상황인 만큼 업체들의 적극적인 투자가 필요하다"고 덧붙였다. 

폭스바겐 그룹(VW Group)의 토마스 세드란 임원(Thomas Sedran)은 "폭스바겐 그룹이 앞으로 연간 3백만 대의 전기자동차를 판매할 계획이고, 다른 자동차 브랜드도 전기차에 박차를 가함에 따라 전기차 시장이 더 커지면서 배터리 부족 현상이 발생할 수 있다'라며 전기차 배터리 부족 가능성에 대해 언급한 바 있다. 

배터리 공급 부족 우려와 더불어 전기차 배터리 자체의 문제점도 일부 제기되고 있다. 배터리 특성상 시간이 지날수록 배터리 성능이 떨어진다는 것이 치명적인 약점으로 치부된다. 스마트폰 등 일상에서 이미 벌어지고 있는 일이지만, 그동안은 '열악한 충전 인프라'라는 문제에 가려져 크게 대두되지 않은 부분이다. 

자동차 제조사들 또한 굳이 이슈화 시킬 필요가 없다는 입장이었지만, 최근 쉐보레가 이를 인정했다. '볼트의 추진력인 전기 배터리는 시간이 지날수록 10~40%정도로 감소될 수밖에 없으며, 충전이 계속되면 충전 성능이 떨어지는 것은 분명하다"고 밝혔다. 사실상 볼트만의 문제가 아닌, 거의 모든 전기차가 해당되는 문제다. 

먼 미래의 이야기가 아니다. 이미 닛산 전기차 리프 오너가 충전 능력이 떨어진 문제를 놓고 소송 문제를 제기하자, 닛산도 이 점을 인정하고 무료 충전을 고민한 사례가 있다. 

'전기차 배터리 충전 성능 저하'는 곧 '배터리 교체 필수'라는 말로 재해석될 수 있다. 주기적인 배터리 교환, 방전으로 인한 배터리 교환 등으로 전기차 배터리 수요는 더욱 확대될 것이고, 공급 부족이 현실화되지 않기 위해선 적절한 대안을 모색할 필요가 있다. 

한편, 리튬 이온 배터리 셀 공급 업체 중 파나소닉이 20%점유율로 세계 최대 시장 점유율을 확보, AESC, LG화학, 삼성 SDI가 각각 15%, 13%, 11%를 차지하고 있으며, 전기차 배터리 기술 향상으로 생산 비용이 2020년까지 약50% 수준 감소할 수 있을 것으로 전망된다. 

[Motoroid / Official]

쉐보레 볼트(Bolt)가 2017 올해의 그린카 어워드(2017 Green Car of the award)에서 우승을 차지하며 올해의 그린카로 선정됐다. 

올해의 그린카 어워드는 친환경 부문에서 가장 중요한 어워드로 인정받는 자리다. 그린카 저널이 연비 효율성, 성능, 경제성,  CO²배출량 등을 기준으로 객관적으로 평가하며, 미리 추려진 5대의 우승 후보 차량 중 단 1대의 차량만을 올해의 그린카로 선정한다. 

올해는 토요타 프리우스 프라임, 크라이슬러 퍼시피카, 기아 옵티마, BMW 330e iPerformance가 쉐보레 볼트와 함께 최종 우승 후보에 올랐지만, 유해 배기가스 배출없이 238마일(약 383km)을 주행할 수 있고, 세련된 디자인과 첨단 기술들이 탑재된 2017볼트가 우승을 차지했다. 특히 주행거리 연장 시스템인 '볼텍 추진 시스템'과 운전자가 능동적으로 회생 에너지생성을 제어할 수 있는 '리젠 온 디멘드 시스템'이 탑재되었다는 것도 주목해 볼 만하다. 

한편, 폭스바겐 디젤게이트 사건을 중심으로 자동차 업계의 흐름이 한순간에 변했다. 꾸준히 상승하던 디젤 자동차의 인기는 폭락했고, 대신 친환경 자동차가 떠오르고 있다. 이에 따라 그린카 어워드의 우승 자리를 놓고 벌이는 경쟁도 갈수록 치열해질 것으로 예상되며, 그린카 어워드가 갖는 의미는 더욱 깊어질 것으로 보인다.

[Motoroid / Official]

현대자동차가 다가오는 2018년까지 1회 충전으로 320km(200마일) 이상을 달릴 수 있는 아이오닉 일렉트릭을 선보일 예정이다. 

'전기차 대중화'라는 현대자동차의 포부가 담긴 현행 아이오닉 일렉트릭은 1회 충전으로 200km(124마일)정도를 주행할 수 있지만, 다른 경쟁차들과 비교했을 때 아직 뒤처지는 것이 사실이다. 쉐보레 볼트의 1회 충전 당 주행거리는 약383km(238마일), 테슬라 모델3의 예상 주행 가능 거리는 약346km(215마일)이며, 닛산이 개발 중인 2세대 리프의 예상 주행 가능 거리는 400km이상으로 알려졌다. 

안병기 현대차 이사는 오토모티브 뉴스 인터뷰에서 "124마일은 충분하지 않으며, 2018년까지 주행 가능 거리를 200마일 이상으로 확대할 계획"이라고 밝힌 것으로 전해졌으며, 이에 현대차는 2018년 초 배터리 용량을 50%수준 확장해 장거리 주행이 가능한 모델을 선보일 것으로 보여진다. 

한편, 국내 전기차 분석기관인 SNE리서치 조사 결과에 따르면, 2020년 세계 전기차 시장의 규모는 총615만대로 전망되며, 각국의 전기차 도입 정책 등을 감안했을 때 2029년부터 급속하게 성장할 것으로 보인다. 또한 2018년부터 배터리 가격이 kWh당 150달러 수준으로 하락함에 따라, 상품 경쟁력을 갖춘 EV들이 속속 발맞춰 등장할 수 있을지 주목된다. 

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토요타 자동차가 2020년까지 전기자동차(EV) 양산체계를 갖추고 본격적으로 전기차 시장에 뛰어든다고 밝혔다. 이미 BMW,벤츠,아우디 등 주요 완성차 업체들이 수년전부터 전기차 개발에 매진하고 있지만, 토요타는 배터리가 비싸고, 항속거리가 짧아 보급이 어렵다고 판단했는지 전기차에 다소 소극적이었다. 

'궁극의 친환경 차는 수소차'라고 주장하며, 전기차 대신 수소차의 시대를 열겠다던 토요타가 전기차 개발에 뒤늦게 나마 뛰어든 이유는 미래 친화경 자동차 시장의 흐름이 전기차로 완전히 기울었기 때문으로 추측된다. 토요타가 집중해왔던 수소차는 안정성과 막대한 충전 인프라 구축 비용, 비싼 가격 등의 이유로 전기차보다 뒤쳐지게 되었고, 세계 각국이 EV시장 활성화에 적극적으로 나서면서 친환경자동차는 전기차로 낙접되었다. 때문에 수소차에 대한 자존심 하나로 수소차에 계속 전념하는 것보다는, 트렌드에 따라 뒤늦게나마 전기차개발에 나서는 것이 안정적인 전략이라 판단한 것으로 보인다. 

토요타가 수소자동차를 배제하고 전기차에만 집중한다는 것은 아니며, 하이브리드 차량과 PHEV,수소연료전지 자동차에 이어 전기차까지 추가한 개념이다. 궁극의 친환경차는 수소차라는 입장에는 변함이 없으며, 단지 전기차를 수소차의 시대로 가기위한 중간다리로 활용할 전략으로 보인다. 

같은 맥락으로는 우리나라의 현대 자동차가 있다.  2013년 세계 최초로 양산형 수소차인 '투싼 ix Full cell'을 선보이며 '최초의 수소차'라는 타이틀을 따냈고, 이후 수소차를 중점으로 친환경차 시장을 준비하는 듯 했으나 최근엔 전기차 개발 및 출시에 더 부각된다. 현대 역시 미래 친환경차 시장의 흐름이 현재로써는 '전기차'라고 판단한 것으로 보이며, 제아무리 수소자동차가 궁극의 친환경 자동차라 할지라도 기업의 입장에서 흐름과 대세를 거스르기엔 무리가 있다. 

한편, 세계 1위 자동차 브랜드인 토요타가 전기차 시장에 합류하면서 전기차 시장은 더 뜨거워질 것으로 전망된다. 

[Motoroid / Official]

3D프린터로 만들어진 도심형 자동차 '4ekolka'가 프라하(Prague)에 등장했다. 

3D프린터가 처음 나왔을 때 했던, '앞으로 3D프린터로 집도 만들고 차도 만들겠다'는 말이 어쩌면 더 이상 우스갯소리가 아닐 지 모른다. 

4ekolka는 열가소성 패널을 사용, Fortus Production 3D프린터로 제작된다. 200Ah용량의 LIFePO4배터리가 탑재되며, 최고속도는 55km/h, 완충시 200km(124mile)를 주행가능하다. 또한, 대부분의 전기 자동차가 평균적으로 200~300wh를 소모하는데 비해, 4ekolka가 소모하는 전력량은 약 100Wh에 불과하다. 

이 차의 제원을 살펴봤을떄, 고속도로 주행용에도 적합하지 않고 뛰어난 성능을 가진 차라고 말할 수는 없지만, 관광지에서 간단히 이동하는 용도나 도심 근거리 이동용으로는 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 예상된다. 

이 차의 디자인과 제작을 맡은 페트르(Petr Chládek)는 "도시를 위해 작고 저렴하며, 안전하게 일년내내 부담없이 탈 수 있는 어떤 것이 필요하다'며, 4ekolka가 그 대안이 될 수 있을 것이라고 말했다. 

한편, 4ekolka는 현재 공공도로에서 테스트 진행 중이며, 내년 생산이 시작될 것으로 보인다. 

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벤쿠버 소재 자동차 회사인 '일렉트라 메카니카(Electra Meccanica)'에서 세발 자동차 ''솔로(Solo)'를 출시했다. 일반 자동차와는 다르게 단 세 개의 바퀴만 달려있으며, 탑승 가능한 인원도 오직 1명으로 '혼자만을 위한 자동차'라고 볼 수 있다. 

일렉트라 메카니카는 솔로(SOLO)가 혼자 운전하며 출퇴근하는 사람들에게 좋은 대안이 될 수 있을 것으로 보고 있다. 최고경영자인 제리 크롬CEO는 '80%가 넘는 캐나다인들이 30km이내 거리로 출퇴근하기 때문에, 주요 고객은 1400만 캐나다인들이 될 것'으로 내다봤으며, 대다수 캐나다인들의 짧은 통근거리와 솔로의 가격 등을 고려했을때 충분한 경쟁력을 갖췄다고 강조했다. 

솔로의 주행가능거리(1회 충전시)는 160km(100mile)로 테슬라 모델3의 반 정도에 불과하지만, 평균 통근거리를 60km로 가정한다면, 부족함 없는 수치이다. 솔로에 장착된 16.1-kwh의 리튬 이온 배터리는 110볼트 콘센트로 충전시, 약 6시간의 시간이 소요된다. 

한편, 솔로의 가격은  $15,500(한화 1,7143000원)부터 시작하며, 자사의 웹사이트를 통해 구입이 가능하다.