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매거진 박철완 교수의 배터리 이야기

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by ChulW Dec 08. 2018

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'주유구'를 가진 전기차와 '충전구'를 가진 전기차 사이

언젠가부터 xEV란 약어가 쓰이기 시작했다.

아주 오래전에 Battery Electric Vehicles, 즉 BEV가 먼저 일차전지를 채용하여 배터리 교환형 전기차의 프로토타입으로 시도된 이래로, 이후에 나온 신형 자동차들 중 전기모터 파워트레인을 가진 차들인 플러그인 하이브리드, 풀 하이브리드의 약어도 각각 PHEV, HEV로 정리되면서 모두 EV라 통칭되었다. 그래서, 정리하기 좋아하는 이들에 의해 가장 먼저 쓰기 시작한 표현이 아마 xEV 일게다. 사정이야 어떻든 간에, 제법 많은 시장 보고서들은 xEV를 HEV, PHEV, BEV를 통칭하는 의미로 쓰인다.

현대 아이오닉 풀 하이브리드 /출처: 현대자동차

그러면서 이 세 가지 방식의 EV를 놓고 이야기할 때, HEV, PHEV, BEV 중 어느 것이 미래 자동차 시장의 승자가 될 것이냐는 전망이 종종 매체와 시장 보고서에 나온다. 대개들 하는 말이, PHEV, HEV는 곧 BEV로 수렴할 것이라 전망하는 매체와 시장 보고서를 가장 자주 볼 수 있다. PHEV는 HEV에서 BEV로 가는 징검다리처럼 묘사하거나 HEV를 내연기관 자동차에서 BEV로 가는 중간역 마냥 간주하고 폄하한 사례도 제법 찾아볼 수 있다. 이 모든 논지의 전제는 궁극적으로 내연기관 자동차보다 BEV가 우월하다는 데 있다.

도대체 누구 말이 맞는 걸까? 그리고 ‘저놈의’ xEV란 약어는 맞기는 한 걸까?

토요타 프리우스 프라임, 플러그인 하이브리드 /출처: 토요타

사실, 이런 일이 진즉에 벌어질 줄 알았다. 이미 리튬이온 이차전지 산업에서도 비슷한 일이 있었기 때문이다. ‘그놈의’ 리튬폴리머 이차전지라는, 연구단계에서 조로해버린 망상 속의 리튬폴리머 이차전지가 리튬이온 이차전지인지, 리튬금속 이차전지인지에 관해 제대로 구분 못하는 이들이 현업에 종사하는 후배들 사이에도 많아져 버렸다. 마치 하나의 ‘레토릭’처럼 쓰일 때도 있을 정도다. 하루는 매체의 기자분이 전화가 와 물어본 적이 있었다.

A 기자님: “모모 전지 제조사(대기업) 홍보팀에게 들었는데, 자기들은 차세대 리튬 이차전지로 ‘리튬폴리머 이차전지’로 보고 있다 합니다. 그래서 기획 기사를 한번 써볼까 하는데, 괜찮을까요?”

필자: “이게 몇 년에 한 번씩 듣는 이야긴데, 뭐라고 더 이야기하던가요? 결론부터 말씀드리자면, 말이 안 돼요”

A 기자님: “안 그래도 좀 이상해서 더 물어보니, 이미 제품화되어 채용된 곳도 있다 합니다. 세계 3위권 안의 기업에서 그러니 믿을 수밖에 없습니다만, 채용한 제품과 기업은 극비라 알려 줄 수 없다 합니다’”

필자: “이미 제품에 채용됐다 주장하면 소비자들 손에 들어가 있는 것 중 하나란 말인데, 극비라는 건 어불성설입니다. 맥락도 안 맞고 그런 일은 없습니다. 이미 소비자 손에 들어간 게 왜 극비인지 영문을 모르겠군요. 그 직원이 몰라서 그런 걸 겁니다. 그냥 이해하고 넘어가 주세요.”

2016년 지금에도 리튬이온 이차전지와 리튬금속 이차전지 차이를 모르는 직원들이 대기업에 있는 건 어찌 보면 당연한 일이다. 제품 개발 및 연구 쪽도 5년 이내 경력의 현업 직원이나 홍보실 직원은 혼동하는 일이 제법 자주 있는 일이기 때문이다.

이런 일이 자주 있다 보니 필자가 2010년 전에 저서인 ‘그린카 콘서트’를 준비할 때, 전기차 종류를 이야기하는 데 있어 비슷한 경험을 하게 되어 아예 첫 단추를 잘 꿰자고 결심하게 되었다. 그래서 저서에 선택한 분류 기준은 근래들어 많이 쓰이는 편의상의 xEV가 아니라, ‘전력망 집속형 전기차(grid-connected Electric Vehicles, gEV)’라는, 다소 생경한 용어를 쓰기에 이르렀다. 대개 매체나 시장 보고서를 볼 때, 전문성 여부를 확인할 수 있는 가늠자는 적확한 ‘용어’이기 때문에 원리에 따라 구분해보려 한 것이다. 새로 넣은 분류의 기준은 다음과 같았다.

그것은 ‘자동차에 주입되는 에너지원’이었다.

에너지원이 ‘화석연료’이냐 ‘전기에너지’이냐였는데, 이는 일반인들에게 표현할 때는 에너지원 주입구인 ‘주유구’와 ‘충전구’로 설명하면 아하!하고 무릎을 치는 걸 많이 봐왔다. 화석연료인 가솔린과 디젤 등을 연료로 쓰는 차는 필연적으로 ‘주유구’를 갖게 되고 전력망(Power Grid)에서 온 전기 에너지를 쓰는 차는 필연적으로 ‘충전구’를 갖게 되기 때문이다. 덧붙여 ‘주유구’를 가진 차는 당연히 ‘배기구’도 따라오게 된다는 것이었다.

이 기준에 따르면 ‘전력망 집속형 전기차’는 플러그인 하이브리드와 배터리 전기차가 거기에 해당한다. 그리고 풀 하이브리드 쪽은 화석연료를 에너지로 쓰며 주유구만을 갖기 때문에 내연기관 자동차와 같은 분류로 할 수 있게 된다. 이 방식의 분류는 자동차 파워트레인의 미래를 전망하는데 의외로 유용하다.

기준을 잘 세우면 불투명했던 미래가 외려 뚜렷하게 보일 때가 있다. 결국 ‘주유구’를 가진 풀 하이브리드 계열은 내연기관 자동차의 최종 진화형이다. 다시 말해, 내연기관 기반 파워트레인 전자화의 끝이 풀 하이브리드라는 말이다.

이와 달리, 전력망에서 오는 전기에너지를 쓰며 ‘충전구’를 가진 배터리 전기차는 전기모터 기반의 파워트레인이라는 차량 전자화를 이루게 된 것이라 풀 하이브리드와는 별개이다. 내연기관이 없는 파워트레인을 가진 전기차는 일차전지를 채용한 구세대 배터리 교환형 전기차 프로토타입과 당시 이차전지 기술의 한계로 실패로 끝난 EV1을 거쳐 리튬이온 이차전지라는 걸출한 이차전지의 등장과 전자산업의 발전에 힘 입어 새롭게 도약하게 된 것이다.

이 와중에, 플러그인 하이브리드는 ‘주유구’와 ‘충전구’를 다 가진 전력망 집속형 전기차로 내연기관 자동차와 배터리 전기차의 ‘혼혈종’이다. 플러그인 하이브리드는 내연기관 자동차와 배터리 전기차를 잇는 중요한 차종이기 때문에 xEV 시장의 미래를 가늠케 하는 중요한 시금석이 될 것이다.

실제 xEV 시장에서 내연기관 자동차의 계승자인 풀 하이브리드가 전력망 집속형 전기차인 플러그인 하이브리드나 배터리 전기차보다 압도적으로 많이 팔리고 있다. 매체들과 시장 보고서의 기대와는 많이 어긋나는 셈이다.

풀 하이브리드를 배터리 전기차로 가는 중간 기착지로 보는 건 어리석은 이야기다. 내연기관 자동차가 여전히 시장에서 주도적인 한에는 풀 하이브리드는 내연기관 자동차의 최종 진화형으로 위세를 떨칠 것이다. 가장 좋은 에너지 효율에 더해 고성능을 겸비해서 말이다. 발전부터의 이산화탄소 배출량을 감안했을 때, 배터리 전기차의 에너지 효율은 상당히 낮은 편임을 알아야 한다.

미래형 자동차 경쟁은 갈수록 치열해지고 있다. 풀 하이브리드, 플러그 인 하이브리드, 그리고 배터리 전기차 중 누가 승자가 될 거라 단정하는 것은 내연기관 자동차 내에서도 가솔린과 디젤이 나름의 입지를 갖고 발전해온 역사를 보더라도 한쪽으로 치우치긴 쉽지 않다. 외려 우리가 이동수단을 위한 에너지원으로 화석연료와 전기에너지 모두를 써야 하는 시대가 왔다고 할 수 있다. 배럴당 200 달러를 금방 넘을 것 같았던 유가도 새로운 유정인 셰일가스에 더해 이동수단용 에너지원이 전력망에서 오는 전기 에너지 덕에 수요 공급이 안정화되며 더 이상 오르지 않는 것이기도 하다. 이처럼 새로운 에너지원을 쓰는 자동차 덕에 기존의 내연기관 자동차들도 여전히 살아남을 수 있게 되는 건 공존의 묘미이다.