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[Trend Report] ‘문제는 배터리야!’ : 전기차 업계는 배터리 이슈를 어떻게 극복할까

Summary

전기차 업계에 ‘배터리 혁신’을 위한 움직임이 거세다. 완성차 업체부터 배터리 소재 회사까지 전기차 시대에서 분주하게 움직이고 있다. 전기차의 핵심은 배터리이고, 배터리 분야에서 경쟁력을 갖춰야 생존이 가능할 것으로 보기 때문이다. 

우선 완성차 업체와 배터리 업체는 생산량 증대에 발벗고 나섰다. 전기차 수요가 증가하면서 수요에 대응하려면 배터리 공급을 차질 없이 받아야 하기 때문이다.

또한 배터리 자체를 고성능화하는 일에도 열심이다. 이 때문에 에너지 밀도가 큰 혁신적인 배터리를 개발하거나, 짧은 시간에 완전 충전이 되는 고속 충전기가 장치를 개발하고 있다. 또한 언제 어디서든 편하게 충전 받을 수 있도록 충전 설비 수를 확대하려는 모습이 보인다.

전기차 생태계에 소속된 업체들은 각각 자신의 위치에서 시장 주도권을 확보하기 위해 다양한 방법으로 내공을 쌓고 있다.

트렌드1. 전기차 업체, 배터리 생산 능력 확충에 주력

로벌 전기차 업체들은 향후 시장 팽창에 대비해 배터리 수급에 만전을 기하고 있다.
일론 머스크는 지난 4월 14일 자사 모델3 생산 차질이 파나소식의 배터리 라인 때문이라고 트위터를 통해 비난했다. 테슬라는 파나소닉 이외에 다른 공급 업체를 물색할 수도 있다는 입장을 내비쳤다. 전기차 보급에서 배터리 조달이 얼마나 중요한지를 보여주는 일이다. 

폭스바겐은 SK이노베이션 등 조인트 벤처 파트너들로 하여금 기가팩토리 규모의 전기차 배터리 공장을 건설하라는 요구를 하고 있다. 보도에 따르면, 폭스바겐은 향후 565.7억 달러 규모의 배터리를 구매할 계획이며, LG화학, 삼성 SDI, SK이노베이션, CATL 등이 배터리 공급업체로 언급됐다. 폭스바겐은 17개 공장을 전기차용으로 바꿨으며, 2023년까지 아우디, 시트, 스코다, 폭스바겐 등 관련 브랜드를 통해 33개의 다른 전기차를 생산할 계획이다. 폭스바겐은 이를 위해 배터리 협력사들에게 투자하는 방안 등을 검토중이다.

베이징신에너지차도 중국 1위 배터리 업체인 CATL과 전략적 제휴를 체결하고 향후 폭증할 전기차용 배터리 확보에 대비하고 있다. 헝다신에너지차는 올해 1월 배터리 업체인 카나이신에너지 지분 58.07%를 10억6000억 위안에 인수해 계열사로 편입시키기도 했다.

배터리 업체가 완성차 업체의 자회사를 인수해 생산역량을 키우려는 시도도 있다. 중국 전기차용 배터리 업체 인비전AESC는 중국 우시에 배터리 공장을 짓는다. 이 회사는 중국 에너지 기업인 인비전이 닛산의 배터리 자회사 AESC 지분을 80% 인수 명칭을 현재와 같이 바꿨다. AESC는 이미 미국, 영국, 일본 등에 배터리 공장이 있으며 닛산 리프 차량에 배터리를 공급해 왔다.

트렌드2. 배터리 기술 혁신에 도전

기차 업체와 배터리 업체들이 공장 증설 등을 통해 배터리 생산량을 늘리는 동시에, 기술 혁신을 통해 배터리 자체를 업그레이드 하고 있다. 현재 배터리로 한번 완충으로 300km를 달린다고 광고하지만 실제로는 3분의 2정도 밖에 주행하지 못한다. 이 때문에 배터리는 전기차의 아킬레스건으로 꼽힌다.

이러한 한계를 극복하기 위한 노력이 본격화되고 있다. 현재 사용되는 배터리와는 다른, 새로운 컨셉트의 배터리를 개발하려는 움직임이 있다.

스위스의 배터리 개발 스타트업인 이노리스(Innolith)는 한 번 충전으로 최대 1000km까지 달릴 수 있는 고밀도 배터리를 개발 중이다. 현재 리튬이온 배터리의 에너지 밀도인 250Wh/kg의 4배에 해당하는 것이다. 이노리스는 유기 전해질 대신 가격이 저렴한 무기 전해질을 사용하면서도 화재 가능성도 적고, 수명도 10배 가량되는 배터리를 개발중이다. 회사 측은 2~5년 내에 상용화가 가능할 것이라고 밝혔다.

2011년 테슬라 출신들이 만든 스타트업 실라 나노테크놀러지는 배터리 에너지 밀도를 20% 향상 시킬 수 있는 기술을 개발했다. 기존 리튬이온 배터리에 사용되는 흑연 대신 실리콘 기반 양극(anode)를 사용해 차세대 배터리를 개발하고 있다. 이 회사는 4월 글로벌 자동차 제조사인 다임러로부터 투자를 받았다. 이 회사 지분 일부를 다임러에 넘기고, 다임러를 이사회 멤버로 받아 들였다. 다임러는 실라 나노테크놀로지스와 함께 자사 고급 세단 브랜드인 메르세데스-벤츠에 사용될 배터리를 공동 개발할 예정이다.

일본 도시바는 수명이 길고 급속 충전이 가능한 리튬이온 배터리를 개발했다고 지난 2월 발표했다. 회사 측은 배터리 용량을 늘리기 위해 음극재료로 나이오븀(Niobium) 산화물을 사용했다. 회사 측은 6분 충전으로 기존 배터리보다 3배 수준인 320km를 달릴 수 있다고 일본 매체에 밝혔다. 또한 500회를 충전해도 배터리 용량을 90% 이상 유지할 수 있다고 강조했다. 이렇게 되면 전기차를 오래 탈 수 있어, 중고 자동차 시장에서 전기차의 가격이 급속도로 하락하는 것도 막을 수 있다.

전기차 업체들과 배터리 업체는 전고체 배터리에 대한 고민도 함께 하고 있다. 전고체 배터리는 안정성, 에너지 밀도, 중량 등에서 액체 배터리 보다 우수해 차세대 배터리로 언급된다. 그러나 제조 비용이 비싸고 충전 시간이 긴 것이 단점이다. 토요타자동차가 2022년 전고체 배터리 전기차를, 미국의 피스커가 800km 연속 주행기 가능한 전고체 배터리 탑재 차량을 개발하겠다고 밝힌바 있다. 배터리 업체인 솔리드파워도 포드와 함께 전고체 배터리를 개발중이다. CATL, BYD 등도 제품 개발에 가세했다.

트렌드3. 충전 시스템 확충

연기관 차량의 운전자는 주유소에 들려서 간간히 주유할 수 있다. 길어야 10분이면 끝난다. 전기차는 좀 다르다. 충전소에서 꽤 오랜 시간 충전을 해야 한다. 즉 주차한 곳에서 쉽게 충전을 할 수 있어야, 동력이 떨어져 길에서 멈추는 사고를 막을 수 있다. 전기차 업계에서는 전기차 생태계 안정화를 위해 충전소를 늘리는 데도 열심이다.

중국 매체 보도에 따르면 2019년 1월까지 중국 전기차 충전기 수는 모두 85만3000대로 집계됐다. 2018년 1월에 비해 무려 80%나 많아진 것이다. 중국 지방 정부는 2020년에는 전국에 480만대의 충전기를 설치할 계획이다. 이를 위해 광둥성은 2020년 말까지 41만대, 산둥성은 35만대, 후난성은 18만대, 저장성은 21만대, 후베이성은 19만대 등 지방 정부 별로 충전기 보급에 적극 나서고 있다.

다임러와 BMW는 공동으로 전기차 충전 업체인 ‘차지나우’를 운영하고 있다. 차지나우는 올해 2월 서비스 확장을 위해 오스트리아의 충전소 운영업체인 스마트릭스와 제휴했다. BMW와 다임러는 공동 투자를 통해 비용을 절감하면서 전기차 충전소를 빠르게 확장해 가고 있다.

고정형 충전소 뿐 아니라 이동식 충전차 서비스도 나왔다. 중국 전기차 스타트업 니오(NIO)는 앱을 통해 이동식 충전차를 호출할 수 있는 서비스를 개발하고 베이징, 상하이, 광저우, 선전 등 21개 도시에서 시험 서비스를 하고 있다.

전기차 운전자는 ‘니오자뎬’이라는 프로그램을 통해 니오의 이동식 충전차의 실시간 위치를 파악, 호출할 수 있다. 해당 서비스를 통해 운전자는 시간을 절약할 수 있고 직접 전기차 충전소에 가야 하는 수고로움을 덜 수 있다. 1회 서비스 이용 시 최저 가격은 380위안(약 6만2990원)이며 서비스 이용이 많아 이동식 충전차가 부족할 경우 480위안(약 7만9570원)까지 가격이 인상될 수 있다.

폭스바겐도 독일 하노버 공장에서 이동식 전기차 충전소를 생산한다고 지난 1월 밝혔다. 고객들이 스마트폰 앱으로 이동식 충전소의 위치를 파악해 호출할 수 있다. 2019년 중 독일 볼프스부르크에 먼저 설치되며 2020년 다른 도시로 확장할 예정이다.

트렌드4. 고속 충전 시스템 개발

전소가 많아지더라도 충전에 시간이 많이 걸린다면 불편할 수 밖에 없다. 충전기 관련 업체들은 기존 충전기 확충과 더불어 고속 충전기 개발에 열을 올리고 있다.  중국의 전기차 충전기 운영 업체 터라이덴(特来电)은 고출력 전기차 충전기 연구개발을 위해 포르쉐와 협력하고 있다. 알리바바와 폭스콘 등이 투자한 중국 전기차 스타트업인 샤오펑(小鹏)도 충전기 업체인 즈충커지(智充科技)와 고출력 충전기를 개발 중이다.

포르쉐는 또 2020년 일본에서 전기차 모델인 타이칸(Taycan) 출시를 위해 스위스의 충전기술 업체 ABB와 협력하고 있다. 일본의 전기차 급속 충전 규격인 차데모(CHAdeMO)와 호환되는 150kW 이상 출력의 급속 충전기를 개발, 설치하기 위해서다.

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이처럼 2019년 들어 자동차 업체들의 움직임이 활발하다. 내연 기관에서 전기차 시대로의 대세 전환이 생각보다 빨라지면서 △‘전기차 생태계 구축’ △‘혁신적 미래형 배터리 개발’에 적극 나서는 것이다.

당분간 다양한 아이디어가 실험되고 과감한 도전이 계속될 것으로 보인다. 그러나 시장이 무한정 커지는 것은 아니다. 전기차 생태계가 어느 정도 안정화되면, 업계 내부에도 나름대로의 질서(?)가 형성될 것으로 보인다. 실력있는 업체, 규모 있는 업체가 생존하는 한편, 전기차 열풍에 편승해 준비 없이 뛰어든 완성차 업체나 배터리 업체는 도태될 것이다.

어떤 기업이 죽음의 계곡을 건너 생존할 것인지, 그 중에 국내 업체의 설 자리는 어디인지, 이 분야에 투자를 한다면 무엇을 중점적으로 들여다 봐야 하는 지 등을 살펴 볼 필요가 있다.

참고

Musk Blames Panasonic Battery Lines for Tesla Output

VW accelerates electric push with more models, more production

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