[김필수칼럼]미래 전기차 시대, 배터리 진보가 관건이다

이승현 기자I 2021.02.28 13:43:20
[이데일리 칼럼리스트=김필수 자동차연구소 소장, 대림대 교수] 올해부터는 전기차 전용플랫폼을 활용한 가성비 높은 전기차가 다수 출시되면서 본격적인 전기차 중흥의 시대가 시작됐다. 지금은 전기차 보조금을 받을 정도로 내연기관차와 싸울 준비가 덜 돼 있지만 향후 5년 정도 이후에는 보조금 없이 치열하게 내연기관차와 싸울 수 있는 체력을 키울 것으로 보인다.

관건은 배터리 가격이다. 현재 전기차 비용의 약 40% 정도가 배터리 가격이다. 물론 다른 부품의 가격도 낮추는 노력도 있어야 하지만 가장 비용 부담이 큰 배터리 비용을 낮추지 못한다면 한계가 크다.

현재 가장 진보된 배터리는 리튬이온 배터리다. 에너지 밀도가 높고 부피 대비 가장 앞선 배터리로 대부분의 전기차에 탑재 중이다. 하지만 가장 큰 취약점이 배터리 자체에 압력이나 충격을 받으면 열이 발생해 화재의 가능성이 커진다는 것이다. 특히 한번 불이 붙으면 열폭주 현상이라 하여 소방대원이 출동해도 진화가 어려울 정도여서 전소되는 경우가 많다.

작년 14건이나 화재가 발생한 코나 전기차도 대부분 전소됐고 해외의 전기차 화재도 비슷하다.



대안은 더욱 에너지 밀도를 높이고 더욱 빠르게 급속 충전이 가능하며, 충전반복으로 수명이 줄지 않는 전고체 배터리다. 전고체 배터리는 열에도 강해 과열돼 화재가 발생할 가능성이 낮다. 아직 전고체 배터리는 양산형으로 생산할 수 있는 기술확보가 되어 있지 못해서 배터리 회사가 사활을 걸고 연구 중이다. 3~4년 후에는 현재보다 비용이 약 30% 이상 저렴한 안전한 배터리 활용이 가능해진다.

배터리 소재는 크게 4가지로 나누어진다. 양극재, 음극재, 분리막과 전해질이다. 모든 부품이 중요하지만 배터리 가격의 약 40%를 차지하는 것이 바로 양극재다. 현재로서는 니켈 코발트 망간이라고 하는 NCM 배터리가 핵심이며, 고성능을 위한 니켈의 함유량을 높인 배터리가 중심이다. 예를 들면 NCM622은 니켈 60%, 코발트 20%, 망간 20%를 뜻하는데 이후 NCM811, NCM9 0.5 0.5로 향상되기 시작했고 최근에는 알루미늄을 첨가한 NCMA 등으로 진보되고 있는 상태다.

배터리는 한·중·일 삼국지 전쟁이다. 글로벌 배터리회사 중 상당수가 한·중·일이다. 대한민국은 LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK이노베이션이 글로벌 순위 1~6위 정도이고 중국 CATL도 1~2위를 다툰다. 여기에 중국 BYD와 일본 파나소닉도 상위권이다.

지금까지는 전기차 제조사가 약 40%의 비용에 해당되는 배터리를 전문회사에 위임했으나 수직·하청구조를 지향하는 글로벌 제조사들은 자체적으로 배터리를 공급받기를 원한다. 우선 테슬라가 수년 이내에 자체적인 배터리 생산을 선언했고 아마도 글로벌 제작사들 모두가 이를 원한다. 물론 배터리 제조 자체가 워낙 하이테크 기술을 요하는 만큼 단순히 몇 개의 스타트업으로 생산할 수 있는 기술은 아니라 할 수 있으나 결국 제작사들은 자체적인 배터리 생산을 이룰 것으로 예상된다.

기존 배터리 회사들도 이러한 흐름을 인지한 만큼 더욱 차별화된 배터리 기술을 확보하여 특화시킬 것이며, 결국 전기차 하청이 용이한 특성을 고려하여 글로벌 배터리 회사의 전기차 생산도 불가능하지는 않을 것으로 예상된다. 결국 운신의 폭이 내연기관차 대비 훨씬 넓은 전기차의 특성상 미래에는 영역 구분이 없는 치열한 약육강식의 시대가 예상된다. 결국 미래 모빌리티의 관건은 배터리 독립을 누가 완성하는 가에 달려있고 차별화되고 특화된 고성능 배터리 기술 보유가 관건이다. 향후의 차세대 배터리를 기대해본다.

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