게임 체인저 - 전고체 배터리

지난 9월 Mercedes Benz는 10대의 전기트럭을 고객에게 전달했다.

MAN도 비슷한 시기에 9대의 전기트럭을 고객에게 인도했다.

Benz가 인도한 eActros는 차량총중량(Gross Vehicle Weight) 18톤과 25톤에 해당하는 차량이다.

배터리는 240kWh를 탑재했고, 주행가능 거리는 최고 200km라고 한다.

모터 출력은 250kW(335마력)이다.

MAN의 e-TGM은 차량종중량 26톤이며

6x2 트럭에는 12개의 배터리팩이 장착된 185kWh 성능으로 200km까지 주행 가능하다고 하고

4x2 트랙터에는 8개의 배터리팩이 장착된 123kWh 성능으로 130km까지 주행 가능하다고 한다.

모터 출력은 264kW(359마력)이다.

양사 모두 2년간 10개와 9개사에서 시험 주행을 실시하겠다고 했다.

승용차 코나 일렉트릭을 보면 64kWh의 배터리팩은 150kW의 모터로 406km의 주행이 가능하고

39.2kWh의 배터리팩은 100kW의 모터로 254km 주행이 가능하다고 하니까 (25kWh 차이 관련 350만원 저렴)

(http://www.motorgraph.com/news/articleView.html?idxno=14505)

차량총중량 2010kg인 코나 크기의 차량은 1kWh의 전기로 6.3~6.5km를 주행하는 셈이다.

반면, 대략 25톤 규모의 벤츠의 e-Actros나 만의 eTGM은

1kWh로 0.83km와 1.08km를 주행하는 셈이다.

차량총중량이 12~13배 되니까 kWh당 주행거리로는 결코 짧다고는 볼 수는 없는 거다.

다만 문제는 자가용도 아닌 영업용 차량이 최고 200km의 주행거리에 만족할 수 있을까 하는 것이다.

BENZ나 MAN 두 회사 모두 최고 주행거리가 200km가지고는 안된다고 판단할 경우에는 어떤 해결책이 있을까?

여기에 획기적인 제품이 소개되고 있다.

테슬라 세미 전기트럭(좌측)은 차량총중량 36.3톤(8만파운드)급으로

주행거리가 각각 300마일(482km)과 500마일(804km)인 차량의 개발을 '17년에 공개했고

앨런 머스크는 600마일(965km) 제품을 공개하겠다고도 하고 있다.

이에 대한 다임러는 물리법칙을 무시한 것이라 보고 있다.

또한 니콜라는 전기가 아닌 수소트럭 업체인데 2020년 출시 계획으로

368~735kW의 출력으로 최대 1200km를 주행할 수 있다고 하고 있다.

테슬라나 니콜라 모두 앞서 고민한 Benz나 MAN이 갖고 있는 주행거리의 한계를 가볍게 뛰어넘고 있다.

사실 여부는 '19년과 '20년에 확인될 것이고

사실일 경우에는 현재의 자동차 제조사들은 상당한 위협에 직면하게 될 것이다.

테슬라와 니콜라를 제외하고

현재의 기술력으로 영업용 대형 차량이 전기차 시대를 맞이하는 방법으로

전고체 배터리라는 것이 고려되고 있다.

한 번 사용되고 폐기되는 1차전지와는 달리

2차전지는 충방전을 통해 재사용이 가능한 것인데

휴대전화와 전기자동차에 2차전지가 사용되고 있고

앞서 언급했듯, 전기자동차에 있어 승용차는 만족스럽지는 않지만 어느 정도 수준까지 올라간 셈인데

영업용 상용자동차는 아직 현실성 있는 해결책이 나오고 있지 않는 상황이다.

전고체 배터리는 현재의 리튬이온 배터리의 전해질이 액체로 되어 있는 것을 고체로 변경하겠다는 컨셉이다.

액체 전해질의 누액에 따른 발화, 폭발의 위험성을 줄이고,

고온 및 고전압 상황에서도 배터리 성능 저하를 줄이며

고용량화(에너지 밀도 높임)를 통해 같은 용적에 2~3배의 주행거리를 이뤄내고

용량, 부피, 형태에 있어 더 자유로운 장점을 가지는 데,

충방전을 위한 리튬이온 이동성이 고체에서 현저히 떨어지는 점을 해결해야 하는 과제가 있다고 한다.

전고체 배터리를 연구 개발하고 있는 회사는

일본의 신에너지산업기술종합센터(NEDO)로 토요타, 닛산, 혼다 등 완성차 업체를 포함한 23개사가 2022년까지의 기술확립을 목표로 움직이고 있다.

또, 미국의 퀀텀스케이프라는 회사는 폭스바겐이 참여하고 있으며, 2025년까지 양산라인 설립을 목표로 하고 있다.

미국 스타트업인 아이오닉 머티리얼이라는 회사에는 현대차가 500만달러를 투자했고, 르노와 닛산 얼라이언스도 10억달러를 투자했는데 이르면 2025년 전고체 배터리를 장착한 전기차를 출시할 계획이다.

BMW는 미국의 솔리드 파워와 기술협력을 맺고 2026년 출시를 추진하고 있다. 현대차도 솔리드 파워에 33억을 투자했다고 한다.

삼성SDI, LG화학, SK이노베이션과 같은 배터리업체, 보쉬, 콘티넨탈 같은 부품업체, 다이슨과 같은 가전업체도 전고체 배터리 개발에 돌입했다고 한다.

* 중국 칭다오에너지디벨로프먼트는 11월 10억위안(1600억원)을 투자, 장쑤성에 전고체 전지 양산 라인 구축에 돌입

현재 생산 규모는 100MWh로 2년 뒤 생산 규모를 7배 늘릴 예정. 전기차에 들어가는 배터리 용량이 40~60kWh인 점을 고려, 현재 생산량이 극히 적어 상용화는 멀었다는 게 중론

전고체 배터리를 상용화하게 되면 현재 1회 충전시 300km의 주행을 하는 경우 750km까지 2.5배 주행거리가 늘어날 것으로 기대하고 있다고 한다.

이 와중에 LG화학의 김명환 사장은 5월 17일 KAIDA 오토모티브포럼에서 전고체 배터리가 안정성과 소형화 측면에서 유리한 것은 맞으나 연관 산업과 관련 소재 분야에서의 투자 및 성장이 함께 이뤄지지 못한다면 경제성이 떨어질 것이라고 언급을 했다.

그렇다면, 연관 산업과 관련 소재 분야에서의 투자,성장이 어떻게 되고 있는지가

전고체 배터리의 도입 시점을 예측할 수 있는 지표가 될 수도 있겠다.

다른 측면에서, 유럽연합이 트럭에 있어서도 이산화탄소 규제를 실시할 예정인데

이 규제에 대해 배터리에서 전고체 배터리를 통해 해결책이 먼저 나올 지

수소연료전지를 통해 해결책이 먼저 나올 지

아니면, 테슬라나 니콜라 같은 획기적인 해결책이 현실화될 지가 포인트가 될 것 같다.