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일요일, 10월 17, 2021

전기차 배터리 패권 전쟁의 시작

메리 바라 GM 회장은 CES 2021 기조연설에서 앞으로 5년간 전기차 30종 출시 계획을 발표했다. 핵심은 전용 전기차 플랫폼 얼티엄. LG화학과 함께 개발한 배터리를 사용하는데 코발트 비중을 70% 이상 줄인 것이 특징이다.
테슬라는 텍사스 기가팩토리에서 4680이라는 차세대 배터리를 생산할 계획이다. 생산비용은 지금보다 절반가량 줄이고, 성능은 대폭 개선된 것이 특징이다. 음극재를 실리콘으로 사용하고, 코발트를 거의 사용하지 않는 혁신 기술을 사용했다.
전고체 배터리 개발 속도가 올라가는 등 폭증하는 전기차 수요에 대응하기 위한 배터리 업계의 개발 경쟁도 갈수록 치열해질 것으로 예상된다. 경쟁에서 승리한 업체가 앞으로 전기차용 배터리 업계의 표준이 될 것으로 보인다.
CES 2021 기조연설에서 앞으로 5년간 전기차 30종 출시 계획에 대해 설명하는 메리 바라 GM 회장. /사진=GM 트위터

전기차 전쟁에 뛰어든 GM

세계 최대 전자·IT 전시회 CES에서 기조연설을 한 미국 자동차 회사 제너럴모터스(GM)의 메리 바라 회장. 그녀는 전기차에 역량을 집중해 앞으로 5년간 30종의 신형 전기차를 출시하겠다고 발표했다. 이 전략의 핵심은 GM이 LG화학과 함께 개발한 전기차 전용 플랫폼 얼티엄(Ultium)이다.

얼티엄에 사용된 배터리는 리튬이온 배터리의 3가지 요소인 망간, 니켈, 코발트 가운데 코발트 비중을 70% 이상 줄인 것이 특징이다. 대신 알루미늄을 쓰는데, 이유는 희귀금속인 코발트 의존도를 낮춰 생산원가를 줄이고 대량생산 좀 더 쉽게 하기 위함이다.

특히, 얼티엄 플랫폼은 기본 뼈대에 배터리 셀을 행과 열로 자유롭게 나열할 수 있다. 원하는 배터리 용량에 맞춰 플랫폼 크기를 조절할 수 있는 것이다. 이 때문에 소형차에서 픽업트럭 등 다양한 전기차에 사용될 수 있다.

또한 얼티엄 플랫폼을 사용하면 전기차의 비용과 무게는 크게 줄이는 동시에 1회 충전 시 달릴 수 있는 주행거리는 700㎞ 이상으로 늘릴 수 있다. 현재 개발 중인 차세대 배터리가 완성되면 앞으로 1회 충전 시 1000㎞를 달릴 수 있는 전기차도 출시될 수 있다는 것이 GM 측의 설명이다.

전기차 시대가 열리면서 GM뿐만 아니라 주요 자동차 업체들이 핵심 부품인 고성능 배터리 개발에 사활을 걸고 있다. 일본의 파나소딕, 한국의 LG화학, 중국의 CATL 등 배터리 제조사의 몸값도 갈수록 높아지고 있다.

테슬라가 개발 중인 차세대 배터리 4680 /사진=테슬라

50% 저렴한 배터리 개발한 테슬라

시가총액 기준 세계 최대 자동차 회사가 된 테슬라는 파나소닉, LG화학, CATL과 모두 협력하는 한편 미국 텍사스에 짓고 있는 기가팩토리에서 4680이라는 차세대 배터리를 생산할 계획이다.

테슬라의 4680 배터리는 음극재로 실리콘을 사용한 것으로 기존 배터리보다 에너지는 5배, 전력은 6배 나은 성능을 보일 것으로 예상되며 이 배터리를 사용한 전기차의 1회 충전 시 주행거리도 대폭 증가할 전망이다.

테슬라 실리콘 배터리는 제조시 코발트도 거의 사용하지 않는다. 실리콘, 니켈이 주요 원료이기 때문에 제조 비용이 많이 줄어든다. 테슬라는 최적화된 설계와 제조공정 혁신, 코발트 비사용, 차체 디자인 최적화 등을 통해 kWh당 배터리 제조원가를 지금보다 50%가량 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

테슬라가 기존 배터리 제조사와의 협력 이외에 직접 배터리 개발과 생산에 나선 이유는 그만큼 수요가 많을 것으로 예상하고 있어서다. 테슬라는 지난해 50만대를 판매했으며, 올해는 70만~75만대 판매를 예상하고 있다. 2023년에는 판매 대수가 100만대를 넘길 전망이다.

게다가 테슬라는 ESS(에너지저장장치) 사업도 진행 중이다. 주택 지붕에 설치된 태양광에서 생산된 전력을 저장하는 ESS는 물론 산업용 대형 ESS도 만들고 있다. 테슬라가 필요로 하는 전력은 2022년 100GWh에서 2030년 3TWh로 급증할 전망이다. 이런 수요를 충적하려면 다른 업체와의 협력은 물론 4680 같은 혁신적인 차세대 배터리 개발도 필수적인 상황이다.

전고체 배터리 미래는?

일각에서는 꿈의 배터리라고 불리는 ‘전고체 배터리’ 개발 경쟁도 한창이다. 일본 도요타, 미국의 배터리 스타트업 퀀텀스케이프 등이 액체 전해질 대신 고체를 사용한 배터리를 개발 중이다. 전고체 배터리는 에너지 효율이 우수하고, 발열로 말미암은 화재 위험성이 낮은 것이 특징이다.

또한, 전고체 배터리는 에너지 밀도가 지금보다 적어도 3배는 좋고, 충전 시간은 3분의 1에 불과할 것으로 예상된다. LG화학도 현대자동차와 함께 전고체 배터리 개발을 위해 노력하고 있다.

전기차 늘어날수록 배터리 수요도 폭발

GM은 올해부터 산하 브랜드인 GMC의 허머, 캐딜락, 시보레 등을 통해 전기차 신형 모델을 꾸준히 출시할 계획이다. 중국에서는 기존 완성차 업계는 물론 스타트업도 전기차 생산을 늘리고 있다. 유럽과 일본, 한국 자동차 업체도 올해부터 전기차 모델을 쏟아내면서 기존 예상보다 훨씬 빨리 전기차 시대가 도래할 것으로 예상된다.

전기차 수요가 비약적으로 늘어나면 배터리 공급이 부족해질 우려가 커진다. 배터리 공급망 확보가 자동차 업계의 경쟁력으로 연결되는 것이다. 또한, 배터리 전쟁에서 승리하는 업체가 앞으로 전기차 배터리 업계의 표준이 될 수 있다. 전기차만큼 배터리 개발 경쟁도 더욱 치열해질 전망이다.

희승 electric@theplug.co.krhttps://theplug.co.kr/news/author/mykim/
안녕하세요. '전기(?)'를 사랑하는 채희승입니다. 지구 환경을 지키는 멋진 친환경차 관련 유익하고 재밌는 이야기 보따리를 풀어보겠습니다.

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