전기차의 시대가 올까요? (2차전지, ESS, 테슬라)
암요. 그렇고 말고요.
언젠가부터 도로에 디젤 엔진 승용차가 사라진거 눈치 채셨나요?
요즘 거리를 나서보면 휘발유 / LPG / 전기차가 보입니다.
디젤차가 전기차에 자리를 내줄 수 밖에 없던 이유를 알아보고
배터리 기업들의 현황과 전기차의 단점이 어떻게 극복되고 있는지 살펴봅시다.
클린 디젤 사건
토요타는 세계 최초로 양산형 하이브리드 차량 ‘프리우스’를 생산했다.
2003년부터 팔린 프리우스 2세대는 연비가 35.5km/l 로 당시 하이브리드 차량 중 최고 연비를 기록했으며, 유럽과 미국 등으로 수출되어 인기를 끌었다.
2000년부터 2019년까지 전 세계에 330만대의 프리우스가 팔리며
역대 가장 많이 팔린 하이브리드 자동차이기도 하다.
이를 견제하는 기업들이 있었으니, 그 중 하나는 독일의 폭스바겐이다.
유럽의 자동차들은 주로 디젤 엔진을 사용했다.
디젤은 인체에 치명적인 질소산화물 배출 비율이 가솔린 차보다 수백배가 높다.
하지만, 가솔린 차에서의 비교 우위는 일본, 한국, 미국등에 있다고 판단한 유럽 자동차 회사들은
결국, 열효율이 좋고 오염물질 배출이 더 많은 디젤을 고수했다.
그러던 2005년, 폭스바겐은 디젤 자동차의 매연 저감 장치를 개발하고
그들의 신차는 ‘클린 디젤’이라는 친환경 자동차라고 선전한다.
클린 디젤을 개발한 독일 기업이 환경에 기여하고 있다는 메시지를 전한 것이다.
아무리 매연을 필터링한다 해도 모든 유해물질을 거를 수는 없다.
폭스바겐을 비롯한 디젤 자동차 제조사들은 실험실에서 질소산화물 배출 데이터를 조작한다.
여기에 유럽 정부까지 가세하여 ‘클린 디젤’을 밀어주니
소비자들은 거짓 선전을 믿게 되고,
결국 10년이나 지난 2015년, 폭로가 있기 전까지 디젤 자동차들이 팔리게 된다.
EU의 압박으로 상당수 다른 나라에서도 디젤 자동차에 대한 규제를 해제하고 팔리기 시작했다.
실제로 이를 통해 폭스바겐은 토요타의 시장점유율을 추월하기도 했다.
하지만 결국 진실은 드러나고,
폭스바겐 및 유럽 자동차 제조사들은 각종 벌금, 리콜, 이미지 훼손 등을 감수해야 했다.
이 때 폭스바겐은 330억 달러의 손해를 봤으며
이를 계기로 디젤 엔진에서 손을 떼고 전기 엔진 개발에 관심을 가지기 시작한다.
또 미국과 20억 달러 규모의 전기차 충전 인프라 투자에 합의하였다.
https://www.etnews.com/20170208000293
디젤 대재앙이 결과적으로 전기차 시대로의 전환에 불을 지핀 것이다.
세계 최대 자동차 시장인 중국도 정부 주도로 전환을 시작했으며
이미 세계에서 가장 큰 전기차 시장이 되었다.
대한민국은 23년 5월까지 '누적' 등록대수가 45만대이다.전기차의 단점
전기차는 주로 다음 3개의 단점을 가지고있다.
충전 인프라의 부족
1회 충전 시 주행거리 개선 필요
비싼 가격
충전 인프라 문제
전기차 충전소는 2022년 말 기준, 약 19만 4000기 있다.
급속 충전기는 2만 1000기, 완속 충전기는 17만 3000기이다.
전기차 등록 대수는 2022년 말 기준 약 39만대였지만,
2023년 5월 기준 약 45만대로 증가 속도가 가파름을 알 수 있다.
보통 완속 충전기는 아파트나 빌딩 주차장 등에 주로 설치되어 있고
급속 충전기는 도로나 휴게소에 설치되어 긴급한 충전 수요를 충족한다.
완속 충전기의 완충 시간이 4~6시간임을 고려하면
전날 밤에 자리가 없어 완속 충전기를 이용 못했을 시
다음 날 운전을 하지 못하는 일이 있을 수도 있다.
아직 충전소의 개수가 부족하고, 그 증가 속도도 전기차 등록 대수에 비해 빠르지 않기에
많은 사람들이 전기차 구매를 망설이는 원인 중 하나라고 생각된다.
하지만 이것은 전기차로의 패러다임 전환이 일어나고 있으며
다양한 기업들과 정부가 진출하여 인프라 투자에 힘쓰고 있어
훗날 큰 문제가 발생할 것 같지는 않다.
인프라는 한번 깔리면 모두가 수혜를 보는 특성이 있어 어느 전기차 제조사든
충전 인프라를 확보하려 노력할 것이다.
주행거리와 가격 문제
짧은 주행거리와 비싼 가격은 배터리 기술의 발전으로 해결되어 가고 있다.
다만 그 주체가 중국이 돼가고 있는 것 같다.
(가격은 각종 보조금으로 낮아지는 측면도 있다. 다만 보조금이 언제까지고 지급되진 않을 것이다.)
특히 요즘 중국산 LFP(리튬인산철) 배터리의 발전이 눈에 띈다.
국내 기업들이 특화된 배터리는 3원계 배터리인데,
성능이 중국산 인산철 배터리보다 뛰어나, 주행거리가 길다는 장점이 있지만
가격이 비싸지고, 화재 위험에 취약하다는 단점이 있다.
중국의 CATL은 인산철 배터리가 화재 위험으로부터 안전하다는 점에 착안해
셀투팩 등의 기법과 배터리 성능 향상을 통해
가격은 3원계 배터리보다 30% 낮지만 성능은 조금밖에 차이 안나는 수준까지
배터리 기술을 발전시켰다.
간단히 말해, 셀을 감싸는 포장재를 줄여서 정해진 공간에 더 많은 배터리를 넣어 주행거리를 늘리는 방법물론 아직 고급 모델들은 3원계 배터리를 사용해 주행거리를 최대 800km까지 늘리기도 했다.
기아의 EV6도 1회 완충시 500km 가량 주행할 수 있다.
앞으로 웬만한 전기차는 400km이상의 주행거리가 나올 것이다.
중국산 인산철 배터리의 가격 경쟁력과 점점 길어지는 주행거리는
3원계 배터리 시장을 위협할 가능성이 존재한다.
또한, 중국 정부의 보조금을 노리고 진출 및 생산한 중국 배터리 기업들이
인산철 배터리를 초과 생산하여, 이미 중국 내 시장 수요를 뛰어 넘었다.
http://theviewers.co.kr/View.aspx?No=2943752
과거 철강 등의 상품에서 그랬듯이, 남은 물량을 덤핑할 가능성도 배제할 수 없다.
이미 테슬라, 포드 등 중국과 가장 멀어보이는 미국의 기업들 마저 중국산 배터리를 사용해 전기차를 생산한다.
유럽은 이미 중국과의 협업을 강화하는 추세다.
미국의 IRA나 반도체법, 유럽판 IRA인 CRMA가 중국 배터리의 수요를 억제해서
한국 기업들에게 기회가 될거라는 것이 이런 상황속에서 나온 말이다.
국내 배터리 3사는 3원계 배터리에서의 위상을 지키는 것도 중요하지만
LFP 배터리에서 중국 기업의 점유율을 빼앗아 오거나
차세대 배터리라 불리는 ‘전고체 배터리’ 개발에 힘을 쏟아야 할 것 같다.
하지만 아직 고체 전해질이 양상된 적 없어 완전한 전고체 배터리는 불가능하다는 주장도 존재한다.
우리나라 배터리 3사 기업들의 기술 혁신을 기대해본다.
전기차를 ESS로
ESS = Energy Storage System = 에너지 저장장치
재미있는 트렌드가 있는 것 같아 간단히 추가해본다.
미국의 테슬라, 호주, 일본 등에서 전기차 자체를 ESS로 활용하는 전략을 쓰고 있다.
재생에너지의 가장 큰 단점 중 하나는 전력 생산의 변동성이 크다는 것이다.
풍력, 태양광 발전의 경우 날씨의 영향을 크게 받아 수요를 초과하는 전기를 버리고 있다.
재생에너지가 아니더라도, 전력 수요가 적은 밤 사이에 생산된 전기가 남아 버려지기도 한다.
이를 해결하기 위해 ESS 기술이 주목받고 있었는데, 전기차 자체를 ESS 장치로 사용하겠다는 아이디어다.
전기차 배터리의 용량은 60~100kwh 이고
일반적인 4인 가정집의 1달 전기 사용량은 350kwh이다.
전기차 1회 완충의 전력으로 4인 가정집이 6~9일을 생활할 수 있는 것이다.
http://www.dhns.co.kr/news/articleView.html?idxno=309696
이미 국내에서도 V2G(vehicle to grid) 관련 법안이 발의 되었으며,
전기차 소유자는 V2G를 통해 전력 생산량이 많은 시간대에는 자동차에 배터리를 충전하고,
수요가 많거나 공급이 적은 시간대에 전력회사에 되팔아 수익을 창출할 수 있다.
테슬라 근황
돈이 될 것 같은 일에 빠지지 않는 사람이 바로 일론 머스크다.
테슬라는 이미 이와 동일한 사업 모델까지 완성해놓은 상태로, 미국, 호주, 영국에서 이미 시행중이다.
https://www.tesla.com/ko_kr/support/energy/tesla-software/autobidder
전기 생산자는 어차피 버리는 전기를 싼값에라도 전기차주에게 팔며,
전기차주는 싼값에 차를 충전하고,
남는 전기는 샀던 가격보다 조금 비싼 가격에 전기 수요자에게 판다.
이 과정에서 테슬라는 수수료를 받는다.
전기차 보급이 확대될수록 테슬라는 돈을 벌 것이다.
그리고 전기차는 점점 많아진다.
우리나라에서 관련 기술 논의가 활발해지고 있었고, 법안이 발의된 것은 2023년 8월 15일이었다.
테슬라의 오토비더는 호주와 미국에서 이미 성공을 거둔 후,
유럽에서는 2020년 영국 도입 후, 확장중이다.
세상은 과학자나 정치인이 바꾸는 것이 아니다.
자신이 세상을 바꿀 수 있다고 믿는 미친 사람이 세상을 바꾼다.
대단한 혁신가이긴 하다. 조금 미쳐있지만.주의: 필자는 테슬라를 1주도 보유하고 있지 않으며, 매수 추천도 아닙니다. 주식은 모릅니다.
