급부상하는 배터리 산업, DT가 핵심
배터리 산업 혁신은 Cloud 기술
기름 먹는 하마인 자동차가 화석 에너지가 아닌 전기 에너지로 대체되면서 엔진 매커니즘만 바뀌는 것이 아니라 주유통이 사라지고 배터리로 차량 구조가 바뀌고 있다. 전기차의 배터리는 핵심 부품으로 차량에서 차지하는 원가 비중만 20%에 육박하고, 전기차 운전자의 불편함 1순위는 배터리 충전과 관련된 사항일만큼 중요하다. 그런 배터리의 중요성이 대두되면서 자동차 기업과 기존의 에너지 관련 기업들의 배터리 사업에 대한 관심과 투자가 본격화되고 있다.
포문을 연 것은 GM이다. 2021년 10월 GM의 메리 배라 CEO는 GM기술센터에서 열린 투자자 행사에서 가솔린 자동차 제조에서 전기차로 방향을 틀면서 이익률을 높이고 2030년까지 매출을 2배로 늘리겠다고 선언했다. 그러면서 전기차 핵심 부품인 배터리를 직접 생산하기 위해 LG에너지솔루션과 합작법인 얼티엄셀즈를 설립한다고 밝혔다. 사실 이미 2018년부터 GM은 얼티엄이라는 전기차 배터리 브랜드를 시작해 배터리 산업에 직접 뛰어들었다.
GM의 배터리 모듈세계 1위의 자동차 기업인 도요타 역시 4조원을 투자해 배터리 공장을 미국에 건설하겠다고 비슷한 시기에 발표했다. 세계 4위의 자동차 회사인 유럽 스텔란티스도 GM처럼 LG에너지솔루션과 합작법인을 미국에 설립해 배터리를 직접 생산하겠다고 밝혔다. 이렇게 자동차 기업이 나서서 배터리에 투자를 하는 것은 그만큼 전기차의 핵심 부품으로 향후 원가 경쟁이나 전기차의 차별화 요소로서 중요하기 때문이다.
테슬라 역시 여러 배터리 기업들을 통해 전기차 배터리를 납품받고 있다. 파나소닉, CATL, LG에너지솔루션 등이 배터리를 공급하고 있다. 심지어 테슬라는 배터리 내재화를 추진하고 있으며 매년 열리는 배터리데이를 통해 자체 배터리 생산 계획을 밝히기도 했다. 한마디로 기존의 배터리 기업들을 통해 배터리 완제품을 공급받는 것을 탈피해 독자적으로 배터리 모듈과 배터리 팩을 만들어 전기차 배터리를 생산하겠다는 것이다. 이 배터리에 필요로 하는 신소재와 배터리 셀을 배터리 기업이나 소재 기업을 통해 공급받는 방식으로 배터리 혁신을 추진한다는 것이다.
테슬라의 배터리 공장, 기가 팩토리이처럼 전기차 배터리를 둘러싼 자동차 기업과 배터리 기업간의 이해관계가 복잡해지고 있다. 특히 기존의 에너지 화학 전통 기업들은 미래가 암울한 화석 에너지 사업을 벗어나 배터리 사업으로의 혁신을 위해 기존 사업에서 배터리 부문만 분할해 분사를 하고 있다. 그렇게 탄생한 것이 2020년 12월 LG화학에서 LG에너지솔루션, 2021년 10월 SK이노베이션에서 SK온이다.
그런데 이 배터리 산업 혁신의 핵심은 신소재 개발이나 생산 공정상 혁신이 아닌 디지털 트랜스포메이션에서 찾아야 한다. 배터리의 성능이나 안정성은 전기차의 만족도와 품질을 결정하는 중요한 요소이기 때문에 배터리를 보다 최적화하고 효율화하는 것이 중요한 과제이다. 같은 배터리라도 더 오래 쓰고, 빨리 충전하며, 방전될 시간을 예측해서 사전에 충전 여부와 근처 충전소를 안내해주는 등의 서비스를 효율적으로 제공해야 한다. 이러한 배터리 서비스를 제공하기 위해서는 배터리의 물리적인 성능 개선보다 전기차 운행의 지리적, 기후 특성과 용도, 운전 습관 등을 고려해 배터리 상태를 최적화하는 기술을 필요로 한다.
그런 기술은 화학이나 제조, 공정 기술보다 소프트웨어 기술 역량을 필요로 한다. 배터리의 충방전 이력과 차량의 현황, 상태 정보를 기반으로 최적의 배터리 관리 방안을 찾아내는 최적의 알고리즘을 발굴해야 한다. 사실 기존의 배터리는 이같은 배터리 최적 관리 기능이 BMS라고 하는 프로그램으로 배터리 팩에 통합 구성되어 있었다. 하지만, 이러한 방식으로는 개별 자동차별 맞춤 최적화가 불가능하고, 스마트폰의 OS가 업데이트되며 성능이 개선되는 것처럼 BMS가 개선되기가 어렵다.
그렇기에 배터리를 관리하는 소프트웨어를 Cloud 기반으로 운영함으로써 개별 전기차 배터리를 맞춤 최적화해주고 BMS를 최신 버전으로 운용할 수 있어야 한다. 한마디로 Cloud BMS가 필요한 것이다. 이미 테슬라는 그렇게 배터리를 최적으로 관리하고 있으며 자동차 제조사들과 배터리 솔루션 회사들도 Cloud 기반으로 BMS를 운영하려는 배터리의 디지털 트랜스포메이션을 추진하고 있다. 대표적으로 Bosch는 Battery in the Cloud로 이같은 서비스를 런칭했으며, 캐나다의 ION ENERGY와 국내의 스타트업 베터와이, 독일의 ACCURE 등이 이러한 클라우드 기반의 배터리 솔루션을 개발하고 있다. 향후 배터리 산업을 둘러싼 Cloud 기반의 디지털 트랜스포메이션이 가속화될 것이며, 기존 전통기업들은 새로운 클라우드, 빅데이터, AI 등의 디지털 기술 혁신을 요구받고 있다.
Bosch의 Cloud BMS