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[Motoroid / Tech]

전기차 제조사들이 전기차의 '1회 충전 주행 거리'를 늘리고자 박차를 가하고 있다. 1회 충전 주행 거리가 전기차의 성능을 좌우하는 중요한 요소이기 때문이다. 배터리 성능 개선과 자체 기술의 발전을 통해 주행거리를 늘려가고 있는 추세이지만, 배터리 크기를 유지한 채 성능을 끌어올리는 것이 여간 쉬운 일은 아닐 것이다. 

유럽 최대 응용과학기술 연구 단지인 독일 프라운호퍼 연구 협회(Fraunhofer-Gesellschaft)의 에너지 저장 시스템 프로젝트 연구팀은 전기차의 주행 거리를 크게 늘릴 방안을 제시했다. 해당 연구팀은 전기차에 탑재되는 리튬 배터리의 부피는 유지한 채 에너지 밀도를 향상시켜, 한 번 충전으로 약 1,000km 거리를 주행 가능한 새로운 유형의 배터리를 개발 중이다. 

티센 그루프 시스템 엔지니어링과 독일의 IVA 오토모티브 엔지니어링까지 협력하여 활발히 개발 중인 새로운 유형의 배터리는 일반적인 리튬 이온 배터리셀과는 사뭇 다른 구조를 취하고 있다. 고분자 바인더와 세라믹 파우더를 혼합해 만든 에너지 저장 물질로 코팅된 얇은 시트가 겹겹이 쌓인 구조이며, 시트의 한 쪽은 음극 역할을, 다른 한 쪽은 양극 역할을 한다. 

테슬라 모델 S 100D에 탑재된 100kWh 배터리가 8,000개 이상의 리튬 이온 배터리 셀로 구성되어 약 540km 주행 가능하지만, 새로운 유형의 배터리를 테슬라의 배터리와 동일한 부피로 제작했을 때 2배 가까운 성능을 발휘할 것으로 기대된다. 

한편, 연구팀은 테슬라의 차량이나 다른 전기 자동차에 탑재되는 배터리와 같은 크기지만 훨씬 더 월등한 성능을 자랑하는 배터리 개발을 목표로 연구에 박차를 가하고 있다. 

글 : 모터로이드 뉴스팀 <저작권자 (c) 모터로이드 무단 전재 및 재배포 금지>

[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.