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이호근 교수는 2002년 국내 최초로 대덕대학에 타이어공학과를 설립했으며, 현재 대덕대학 자동차학부에 재직중인 자동차, 타이어 및 배출가스 관련 환경 분야의 전문가 입니다. 너무도 중요하지만 많은 사람들이 그 심각성을 인식하지 못하는 타이어와 관련된 깊이 있고 다양한 정보를 '이호근 교수의 타이어 교실'을 통해 독자 여러분께 제공하고자 합니다.

코나 화재와 K-배터리의 미래

페이지 정보

글 : 이호근(leehg@ddc.ac.kr)
승인 2020-11-04 11:30:21

본문

한국 시각으로 지난 9월 23일 열린 테슬라의 “배터리 데이’의 핵심 내용은 배터리 가격 절감을 통해 3천만 원이 채 되지 않는 보급형 전기차를 2023년 출시한다는 것이다. 이 계획을 현실화하려면, 전기차 제조 단가에서 30~40%를 차지하는 배터리 가격을 낮추는 것이 가장 중요하다. 

글 / 이호근 (대덕대학교 자동차학과 교수)​

이날 테슬라는 배터리 원가 절감의 하나로 신형 4680 배터리 개발 계획을 발표했다. '4680'은 배터리의 지름이 46mm, 높이가 80mm라는 뜻으로, 기존 배터리보다 5배의 용량과 6배의 출력을 갖도록 설계된 것이다. 이에 따라 주행 거리는 16% 증가하고, Kwh(1킬로와트시)당 비용은 14% 절감된다는 설명이다. 

또한, 18개월 뒤 배터리 가격을 56% 더 낮출 것임을 밝혔고, 셀-모듈-팩의 배터리 생산 과정에서 모듈 단계를 생략해 에너지 밀도를 더 높이면서 생산 원가는 낮추는 CTP(Cell-to-Pack) 기술과 실리콘 음극재 등의 기술 적용 계획도 밝혔다. 기존의 배터리 업체들과는 거래를 늘려가면서 2022년에는 100Gwh(기가와트시), 2030년에는 3Twh(테라와트시)의 규모의 배터리 생산 능력을 갖춘다는 방침이다. 

여기서 눈여겨 볼 수치가 하나 있다. 2022년 목표인 배터리 생산량 100Gwh는 현재 LG화학의 생산량과 비슷하다. 이 시점에서는 배터리를 외부에서 조달하지 않고 자체적으로 생산해서 소화하겠다는 의미로 해석될 수 있다. 2030년 3Twh까지 늘리게 되면, 자체 생산한 배터리를 외부에 판매도 할 것이라는 의지를 보이고 있다. 

이와 같은 계획으로 배터리 비용을 56% 낮춰는 방법으로 반값 전기차 대중화를 선언한 상황이라, 경쟁업체들도 가격 인하가 필수요건이 되었다. 현재 국내 판매 중인 주요 전기차 가격을 보면, 테슬라 <모델3>의 경우 5천만원대에서 7천만원대 사이, 현대-기아차, 한국GM, 닛산 등에서 생산하는 전기차들은 대부분 4천만원대 정도한다. 

가격 인하를 위해선 배터리 단가도 낮아져야 하고, 전기차 전용 플랫폼 기반의 모델 생산이 본격화돼야 한다. 기존의 전기차는 대부분 내연기관 자동차 플랫폼을 개조해서 만들었다. 엔진자리에 모터를 넣고, 연료탱크 자리에 배터리를 넣는 식이다. 

그러다 보니, 엔진룸에 모터, 인버터 등 파워트레인이 모두 들어가 있고, 결국 실내공간은 기존 내연기관차와 유사한 규모가 된 것이다. 그런데 전용플랫폼을 개발하게 되면, 차량 구동에 필요한 배터리, 인버터 등을 차량의 하단에 위치시키고, 모터는 구동축에 가깝게 설치할 수 있게 된다. 

결국 트렁크 공간과 엔진룸 공간을 모두 활용할 수 있어 실내공간이 넓어지게 되고, 구동모터를 구동축에 바짝 붙이게 되면, 휠베이스가 길어진다. 결국 넓어진 공간에 배터리를 더 넣을 수 있어 주행거리도 같이 늘어나면서, 실내공간도 훨씬 여유 있게 사용할 수 있게 된다. 

글로벌 1위 전기차 업체 테슬라의 배터리 자체생산 계획과 중국 배터리 업체의 급부상 그리고 유럽 전기차 업체의 배터리 내재화까지 ‘포스트 반도체’로 불리는 K-배터리가 미국-중국-유럽 등에서 동시다발적 위협을 받고 있다. ​향후 2~3년이 전기차 배터리 산업의 미래 경쟁력을 좌우할 중대 고비가 될 것이란 전망이 나오는 이유이다. 

우리나라도 핵심 경쟁력을 선점하지 못하면 시장 점유율이 후퇴할 수도 있다고 판단된다. 한국 기업이 글로벌 전기차 배터리 시장을 주도하기 위해서는 기술 수준 향상, 해외 시장 다변화 노력, 안정적 원자재 공급, 제도 개선 및 인프라 확충, 전방 산업 구조 조정 및 응용 분야 발굴 등의 노력이 필요하다. 

소재 원천 기술은 한·중·일 3국이 박빙을 이루는 만큼 차세대 기술 특허 확보가 무엇보다 중요한 시점이다. 과거 LCD 분야에서 중국이 특허 수에서 우리를 추월한 후 시장 점유율 1위를 빼앗아 간 사례를 되새기며, 소재 기술의 특허와 상용화에 정부 관심이 필요하다. 이 밖에도 리튬, 니켈 등 원자재의 안정적 확보와 전기차 충전소와 같은 인프라 확충, 전·후방 산업의 전기차 시대로의 전환 대응, 혁신을 선도하는 생태계 구축 등도 중요한 숙제로 남아 있다. 

이 와중에 현대차 ‘코나 일렉트릭’이 충전 후 방전 중 화재로 인해 국내에서만 2만대 이상에 대한 리콜을 결정했다. 화재 원인으로 배터리 불량이 거론되고 있는데, 해당 차량의 배터리 안전 마진을 논하는 전문가도 출몰하고 있다. 물론 보는 시점에 따라 안전 마진이 문제로 제기될 수는 있다. 그런데, AS 이후 충전율도 97%로 변함이 없다. 

내년을 전기차 전쟁의 원년으로 보는 현 시점에서 AS 이후 불량배터리를 다 교체한 ‘코나 일렉트릭’에서 화재가 발생한다면, 현대자동차는 치명적인 내상을 입게 된다. 그 정도의 위험을 무릅쓰고 모험을 할 정도로 어리석어 보이지는 않는다. 세타 II 엔진에 대한 비용으로 이번 분기 많은 수익이 감소한 현대기아자동차다. 

대부분의 전문가들이 문제점을 지적하고 천문학적인 비용이 소요될 것으로 예상했으나, 지지부진 시간을 끌고, 많은 사람들의 기억이 희미해질 때까지 기다리다 마무리하는 모습을 보여준 것이다. 

대부분의 자동차회사들이 그러한 행태를 보이고 있다. 배출가스 조작으로 디젤게이트를 만들어낸 폭스바겐의 경우도 별반 다르지 않다. 그런데 이번 현대자동차의 ‘코나 일렉트릭’에 대한 대응은 깜짝 놀랄 만큼 적극적이고, 무모할 만큼 발 빠르다. 정의선회장의 취임과 더불어 부담되는 짐을 모두 떨쳐버리고 전력질주하려는 의지가 엿보이는 부분이다.

최근 리콜 실시를 받은 '코나 일렉트릭'이 아무 작동도 하지 않고 셧다운 되는 불편함을 소호하는 기사를 접했다. 전체 2만여대 이상의 리콜 대상 차량 중에서 200여대의 배터리가 교체되었고, 리콜 실시율은 약 90% 정도를 나타내고 있다. 1.5%의 비율이다. 

리콜 조치 이후 배터리에서 이상이 감지될 경우 안전을 위해, 셧다운 되면서 모든 동작을 멈추는 것으로 정상적인 기능이다. 고객이 다소 불편을 겪게 되지만, 견인서비스로 차량 인도 후 불량배터리를 교체해서 안전하게 만드는 조치의 일환인 것이다. 

소비자 입장에서도 역할이 필요하다. 본인과 주변 사람들의 안전을 위해서라도 하루 빨리 AS(리콜)을 받을 필요가 있다. 제작사는 이와 별개로 고객의 목소리와 외부전문가의 의견에 귀를 기울여야 한다. 자동차에 대해서는 제작사가 가장 잘 안다는 생각은 절반만 옳기 때문이다. 

자동차의 특성과 성능 및 발생되는 문제점의 원인과 해결책에 대해서는 제작사가 가장 잘 안다는 것이 백퍼센트 옳은 주장이다. 그러나 그러한 문제점으로 인해 발생하는 불편함은 제작사 보다, 그 피해를 직접 겪는 소비자가 가장 잘 느끼기 때문인 것이다. 
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