전기자동차와 배터리에 대한 고찰
과연 전기자동차만이 답일까?
전기차들이 최근에 성능과 배터리가 좋게 나오고 실제 운행도 되고 있다. 완성도도 많이 높아졌고 오류도 많이 없게 보완이 되고 있다. 그러나 대기업에서 출시하는 제품들에 대한 이야기일뿐, 대기업이 아닌 그 외 중소기업체에서 나오는 제품들은 믿고 타기에는 아직 다소 의문이 든다.
최근 저가형 전기자동차나 전기스쿠터 등을 보면, 보증이나 사후 AS 대응은 물론이며 전기나 전자부품들의 원가 절감을 위한 저가 제품을 사용하여 부품들 쪽 오류도 많고 고장이 잦은 편이다. 설령 고가의 고품질의 배터리와 부품을 사용한다고 하더라도 아직까지 관련 인프라와 사용자의 인식이나 관리 부분에 있어서 시기상조라고 생각하는 사람도 많다.
그 이유는 대기업인 LG전자, 삼성 SDI 등에서 배터리나 스마트그리드 관련 사업을 추진하고 있지만, 일시적 성장만 있었을 뿐, 그 뒤를 계속 잇는 뚜렷한 성장이나 이렇다 할 시제품 등 거시적으로 나타나지 않는 부분과 현대자동차, GM 외국계 자동차 회사 등이 배터리를 이용한 전기자동차를 조금씩 출시하고 있지만, 아직까지도 시장에서 많이 보이지 않고 생소하거나, 관리가 어떻게 되고 있는지 알기 어렵고 관련 지원 제도나 정책도 미미한 수준에서는 전기차나 배터리 관련 사업 시장의 확대는 자구력으로는 어려운 상황이라고 볼 수 있다.
그리고 전기차, 배터리 사업이 어려운 또 하나의 이유는
첫째. 비싼가격으로 희소성 원소를 원료로 하는 배터리의 사용으로 비쌀 수밖에 없고 대량생산이 어렵다. 물론 큰 배터리 업체들이 있고 생겨나고 있지만 배터리를 제작하기 위해 사용되는 리튬이나, 카드뮴 등 희토류, 희귀 원소의 양은 제한적이고 구하기 힘든 것이 사실이며 이로 인해 원료 가격이 안정되지 못하고 변동폭이 크며, 확보 또한 안정적이지 못한 현실이다.
둘째. 대부분 전기전자 부품들로 구성되어 있어 내구성에 한계가 있을 수밖에 없다. 구조가 간단한 가전제품들은 10년 이상도 쓰지만, 비, 바람을 맞고 온도차나 습도차가 심한 실생활 야외에서의 다이내믹한 사용 환경에서 그것도 어떻게 어떤 식으로 관리가 되는지 모르는 사용자에게 쓰이는 유동적 제품은 더욱 오류가 많고 고장이 잦을 수밖에 없을 것이다.
셋째. 충전 관련 취약점이 있다. 충전시설 및 충전시간이 오래 걸리며 급속충전기 개발은 했다지만, 고압시설 및 고액 장비가 필요하다. 이러한 사유로 충전시설 확충도 쉽지는 않아 지자체나 관련 회사들은 충전시설 관련 고심을 거듭하고 있고, 또 배터리는 특성상 종지 전압이라는 것이 있으며, 어떤 배터리라도 이 취약점에서 아직까지 벗어나지 못하고 있다. 충전 시기를 놓치거나, 사용상 너무 과도한 에너지를 소모해버리면, 종지 전압을 넘어 배터리의 효율성과 수명에 직접적 데미지로 이어지게 되는데 아무리 좋은 배터리라고 하더라도 그 효율과 성능, 수명은 즉시 현저하게 떨어지는 것이 현재의 배터리 기술 수준이다. 이러한 문제로 배터리를 사용하는 제품을 판매하는 업체들은 관리 요령이나 AS망을 구축하고 대응하거나 주의사항을 준수토록 하고 있으며, 비싼 전기차 등에서는 이런 부분에 있어서 관리가 힘들기 때문에 쉽게 제품 판매량을 늘리거나 확대하기가 어려운 상황에 직면해있다. 또한, 배터리 보증기간을 두고 그 안에는 무상으로 교체해주는 등 나름대로 자구책을 마련해 이러한 사항을 대응하고 있다.
넷째. 배터리 성능 및 수명 부분이다. 전기자동차나 전기스쿠터 등 EV제품들은 현재 4세대 이상의 최신식 리튬 계열의 배터리를 쓰고 있다. 그러나 가격이 비싸며, 수명이 충, 방전 횟수가 3,000회 이상이라고 하지만, 잘 써야 2~3년이며, 이론상 10년을 주장하긴 하지만, 실제 사용 후 배터리 성능을 체크해보면 원래 효율에 70~80%도 안 나오게 사용하고 있는 것을 알 수 있다. 간혹 4~5년 이상 배터리를 쓰는 사람도 볼 수 있지만, 효율은 분명 많이 떨어져 있다. 배터리는 케미컬(화학반응) 제품으로 생산(만들어진) 시점부터 내구성(수명)은 떨어지기 시작한다. 충, 방전 횟수가 정해져 있는 총량제 개념으로 인식하면 더 이해하기 쉬운데 배터리 수명을 보통 충, 방전 횟수 1천 회다 라고 표현하는 이유이다. 80~100%에 가까운 효율대로 배터리를 쓰려면 2~3년 주기로 배터리 교체를 해야 하는데 가격이 비싼 단점이 가장 큰 부분이다. 또한 폐기물 처리에도 골머리를 앓고 있다. 그러므로 폐기비용과 재활용 기술이 아직은 부족한 실정으로 새로운 UCP 타입의 배터리라고 하더라도 충전이나 종지 전압까지 가는 확률을 낮추는 방법론과 서포트하는 수준이지 해답이라고 할 수 있는 수준은 아니라고 판단된다. 그리고 폐전지를 활용한 ESS 활용 등 아이디어가 나오고 있지만, 심심치 않게 화재라든지 다른 문제들도 간간히 발생하고 있는 현실이다.
다섯째. 투자와 관련한 부분이다. 불과 몇 년 전까지만 하더라도 전기차 주식이 테마주로 한참 떴었고 국내 전기차 관련 회사들을 잘 찾아보고 검색해보면 크고 작은 회사나 코스닥 상장사도 망하거나 대표가 바뀌거나 소규모로 겨우 명맥을 이어가는 수준을 찾아볼 수 있다. 테마, 이슈화해서 투자부터 받고 주주의 이익보다는 개인 사업자의 이익을 취하는 사람들 때문에 이미, 연구비, 개발비, 정책 비용 등 국민들 세금 및 개인투자자 등 투자된 자금만 자본 잠식되거나 공중분해된 현실을 알 수 있다. 정부나 부처들도 이런 부분에 대해 리스크를 경험하고 실패도 해보았기 때문에 쉽게 이쪽 산업으로 투자 확대는 신중히 하고 있으며, 국가의 경쟁력과 전문인력과 산업을 위해 연구와 개발을 불가피하게 연구비나 일부 지원 정도의 수준으로 대응을 하고 있는 것으로 생각된다.
여섯째. 전기차는 어차피 전기를 필요로 한다. 현재의 가솔린, 디젤의 엔진 자동차가 전기차로 많이 대체된다 하더라도 충전을 위한 그 방대한 양의 전기 생산을 불가피하다. 4차 산업혁명으로 전기를 수요로 하는 곳은 다른 사업 쪽에서는 더 늘어가기만 하여 태양열 발전도 한계가 있고, 원자력발전소도 위험요소가 있는 것을 모두가 알고 있으며 여기에 대응할 만한 전기 공급원도 없다는 것이 큰 문제이다. UCP의 경우 태양열을 활용하여 에너지를 보충할 순 있지만, 이것 마저도 100% 대응할 수 없는 에너지 보존책이며, 사용상 태양광 패널이라든지 하드웨어적인 부분을 추가로 장착하는 곳이 제한되어 있고 꼭 따라가야 하는 부분으로 활용 부문이 너무 제한 적이라고 할 수 있다.
최근에도 여름만 되면 전력피크, 전력난이라는 말이 나오고 있으며, 4차 산업혁명과 전기차까지 전기를 필요로 한다면, 심각하게 고민을 해봐야 하는 문제일 것이다. 우리는 알고 있다. 전기차 말고도 다른 대체 수단도 있다는 것을 수소연료전지 차량이나 바이오디젤 등 다른 대체기술도 있다. 그러나 필자가 생각하기에는 전기차가 다른 대체 제품보다 만들기 수월하고 접근하기 쉬운 사업이며, 관련 전공자들이 많아 그린(환경) 사업으로 위장하여 투자받기 위한 수단으로 자꾸 테마와 이슈를 만들어 내는 것이 많다고 보인다. 그렇다고 해서 전기차는 무조건 반대해서는 안될 것이다. 전기차 쪽은 특화된 곳에서는 꼭 필요할 수도 있는 이동 수단이라고 필자는 생각한다. 예를 들어 근거리 이동수단으로는 최고라고 할 수 있으며 NEV(Neighbor Electric Vehicle) 근거리 이동수단으로 더욱 발전하고 사용된다면 분명 자연 자원을 아끼고 환경을 보전하고 효율적인 산업으로 만들어질 수 있을 것이라고 본다. 올바른 사회와 발전을 위해 소요되는 에너지를 잘 관리해야 하며 UCP를 활용한 태양광 가로등이나 베란다 태양광 또는 소규모의 ESS 용의 사업 수준에는 접목하여 현실성이 분명 있다.
전기스쿠터는 인산철 배터리 또는 흔희 사용하는 납축전지를 활용한 저가의 고품질 스쿠터가 현실적으로는 더욱 활용도가 높고 리튬전지보다는 다소 낮은 가격에 이미 시장에서는 공급되고 있다.
한 경제전문 사이트에서 게스트로 나왔던 전기자동차 관련 전문가의 말을 예로 설명하자면, 전기자동차가 이마트나 홈플러스처럼 대형마켓의 주차장에 2천대 정도 주차한 상태에서 그 정도를 충전하려면 원자력발전소 1기 정도의 전기생산량이 필요한 수준이라고 수치상 엄청난 전기소모량으로 전기차만 너무 많아진다면 위에서 필자가 말한 것처럼 전기수요를 감당하기 힘든 수준이 분명 올 수도 있다는 것이다.
결국, 차세대 교통수단으로써 기존의 화석연료 대신 전기차와 같은 EV로만 시장이 대체되기보단, 분명 그쪽의 문제와 한계점이 분명 존재하므로 수소연료라든지 바이오연료 등 다른 분야의 신재생에너지를 활용한 제품들이 각 구성비를 차지하며 생겨날 것이라고 보기 때문에 수소연료전지차라든지 태양광 자동차라든지 다양한 신재생에너지를 활용한 교통수단에 대해 관심을 가질 필요가 있다.
