진화하는 전기차 배터리
내연기관 자동차가 100년 만에 강력한 도전자를 만났다. 휘발유에 비해 연료비가 10분의1, 운행할 때 환경오염은 제로(0)에 가깝다는 전기차다. 내연기관과는 비교할 수조차 없는 정숙성도 강력한 무기다. 기름값이 올라가고 친환경 차량에 대한 사회적 요구가 높아지면서 도전자에 대한 세상의 관심도 커지기 마련이다.
현재까지 업계에선 리튬 이온 전지를 현실적 대안으로 보고 있다. 초기 니켈 수소 전지와 비교해 같은 무게에서 두 배의 에너지와 출력을 내기 때문에 긴 주행거리를 보장하고 수명도 길다는 장점 때문이다. 자동차용 리튬 이온 전지는 원리로만 보면 일상 속 휴대전화나 노트북에서 쓰이는 전지와 큰 차이가 없다. 단 자체 힘으로 내연기관에 버금가는 성능을 내려면 몇 가지 조건에 들어맞아야 한다.
우선 고출력이다. 정지상태에서 출발을 한다든지 오르막이나 고속도로에서 고속 주행을 할 때는 강한 힘이 필요하기 때문이다. 현재 노트북 배터리와 비교하면 약 50배 이상의 출력을 낼 수 있어야 한다. 긴 수명과 안정성도 반드시 필요하다. 현재 전기차 생산비용 중 배터리에 들어가는 돈이 전체의 3분의1이다. 폐차 전 자비로 새 배터리를 교환해야 한다면 최소 1000만원 이상 추가비용이 들어간다는 이야기다. 이 때문에 2차 전지 업계의 목표는 배터리 사용기간은 15년, 주행 거리는 25㎞, 사이클 수명(방전 후 배터리를 완전히 충전하는 횟수)은 5000회 이상으로 늘리는 것이다. 현재 업계는 목표치에 절반 정도 와 있는 수준으로, 리튬 에어 등 차세대 전지 기술 개발에도 한창이다.
업계 1, 2위를 다투는 삼성 SDI나 LG화학의 기술 경쟁도 치열하다. LG화학은 파우치형(전지 셀을 금속 케이스 대신 리튬이온폴리머 전지용 파우치로 포장한 것)을, 삼성SDI는 각형(납작하게 만든 셀을 금속 케이스에 넣은 것)을 생산 중인데 각자 기술력의 우위를 자랑한다. LG는 경쟁사보다 무게가 30%나 가볍고 에너지 밀도가 높은 데다 부품 수가 적어 생산비가 덜 든다고 주장한다.
반면 삼성SDI는 외부 충격이나 습도에 강하고 부피당 에너지 밀도로 따지면 각형이 파우치에 비해 에너지 효율이 높다고 선전한다. 또 별도의 안전장치가 필요치 않아 오히려 경제성이 높고 대량 생산에도 유리하다고 말한다.
초기 시장은 LG화학이 먼저 잡았다. LG화학은 GM, 현대기아차, 포드, 르노 등 10개 이상의 자동차 기업을 고객으로 확보했다. 하지만 최근 판세는 삼성 SDI에 유리한 국면이다. 지난해까지 시범생산을 진행한 삼성SDI는 구체적인 판매 루트가 없었다. 그러나 올 들어 삼성SDI 배터리를 달고 나온 첫 번째 양산 전기차인 크라이슬러 F500e가 지난 6월 출시돼 미국 시장에서 큰 인기를 끌고 있다.
이달 독일에서부터 단계적으로 판매가 시작된 BMW i3도 사전예약 주문량만 1만대에 달한다. 연비가 무려 ℓ당 39㎞인 후속모델인 i8은 사전 주문 단계부터 매진 사례다. 게다가 스포츠카의 양대 명가 페라리와 포르셰의 전기차에도 이 공장에서 생산된 제품이 들어갈 것으로 알려졌다. 업계에선 향후 4~5년이 업계의 판도가 갈릴 중요한 시기라고 말한다. 현재까지는 가격경쟁력을 확보한 하이브리드형이 대세지만 2016~2017년에는 플러그인 하이브리드가, 2017~2020년에는 전기차가 본격 성장할 것으로 보고 있다.
삼성SDI 관계자는 “현재 전기차 시장은 아직 초기단계로 배터리에 대한 표준이 없어 업체나 전기차 종류에 따라 채용되는 배터리의 사양이 각기 다른 상태”라면서 “배터리 표준이 정립된다면 전기차 시장은 예상보다 훨씬 빠르게 성장할 것”이라고 말했다.
유영규 기자 whoami@seoul.co.kr
2013-11-26 24면
