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137. 파워트레인의 미래 - 41. 1년 전보다 더 빨라진 전동화 속도. 그리고…

글로벌오토뉴스 조회 수406 등록일 2021.03.02
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2020년 다르고 2021년 다르다. 배터리 전기차를 둘러싼 움직임이 숨 가쁘다. 코로나19로 인한 환경 인식의 전환으로 소비자들이 배터리 전기차 수요가 증가하면서 업체들도 기존 전략을 바꾸는 등 발 빠르게 대응하고 있다. 2020년에 대부분 한 번씩 전동화 전략을 수정했던 메이저 업체들이 다시 2020년 말과 2021년 초 목표를 수정하며 배터리 전기차의 보급을 가속하겠다고 선언하고 있다. 특히 미국에 바이든 정부가 들어서면서 전동화는 빛의 속도로 진화하고 있다. 하지만 그 이면에는 배터리 수급과 화재 사건 등 품질 문제가 도사리고 있다. 반도체 수급 문제도 시간이 지나가면 해결될 성질이 아니다. 그럼에도 애널리스트들은 전고체 전지의 등장으로 새로운 성장주를 넘어 가치주로 자리매김할 것이라고 배터리산업을 띄우고 있다. 하지만 이미 알려져 있다시피 TTW(Tank to Wheel) 개념에서 배터리 전기차는 무공해가 아니다. 배터리 전기차를 둘러싼 현재를 짚어 본다.

글/채영석(글로벌오토뉴스 국장)


현대차그룹의 배터리 전기차 브랜드 아이오닉의 첫 번째 모델 아이오닉 5의 사전 계약 대수가 첫날 2만 3,760대를 기록했다. 이는 지난 2019년 11월 출시한 6세대 그랜저 부분변경 모델의 첫날 사전계약 대수 1만 7,294대를 6,466대 초과한 신기록이다. 아이오닉5의 발표에 대한 일부 전문가(?)들의 평가와는 달리 소비자들은 아이오닉 5의 파격적인 디자인에 반응했다. 유럽에서도 사전 계약 물량 3,000대가 하루만에 소진됐다. 포니를 모티브로 하면서도 사이버틱하면서 미래지향적인 이미지를 만들어 낸 스타일링 디자인은 기존 사용자들에게는 충격적이라고 할 만큼 큰 변화다.


2020년 전 세계 전기차 판매매수는 플러그인 하이브리드 전기차를 포함해서 312만 7,000대였다. 시장 점유율로는 4%가량에 머물고 있다. 하지만 추세적으로는 2020년을 기점으로 큰 폭의 상승세를 보이는 것은 분명하다.


세계적으로 소비자들도 배터리 전기차에 대한 기대감이 높다. 최근 미국 JD파워의 조사에 따르면 미국에서 전기차 소유경험이 있는 사용자 중 만족도 점수가 1,000점 만점에서 600점 미만인 불만족 소유자 중에서도 65%가 다음에도 확실히 전기차를 구매할 것이라고 응답했다고 한다. 새 차 구매자의 59%가 다음에는 BEV를 구매할 가능성이 있다고 답했다고 한다.





유럽에서는 폭스바겐이 2020년 4분기 19만 2,000대의 BEV를 판매해 테슬라의 18만 1,000대를 추월했다. 2020년 전체 실적도 23만 1,600대로 전년 대비 세 배 이상 증가했다. 유럽 전체로는 2020년 배터리 전기차 판매는 전년 대비 2.1배 증가한 74만 5,684대가 팔렸다. 이로 인해 점유율도 2019년 3%에서 10.5%로 증가했다. 하이브리드와 플러그인 하이브리드 전기차를 포함한 전동화차의 판매는 70.5% 증가한 302만 1,762대로 코로나19의 상황을 고려하면 폭발적인 증가세다.


콘티넨탈이 올 초 실시한 모빌리티 스터디 2020 설문조사에 따르면 중국의 응답자 86%는 전기자동차 구매를 고려하고 있다고 답한 것으로 나타났다. 이에 비해 독일과 프랑스의 35%와 28%만이 같은 답을 했다.


이러자 테슬라는 작년 가동하기 시작한 상하이 기가팩토리의 연간 생산용량을 25만대에서 45만대로 늘리겠다고 발표했다. 2020년 1월 출시된 중국산 모델3의 중국 내 연간 판매 대수는 13만 6,459대였다. 2020년 10월 중국산 모델3을 유럽시장으로 수출하기 시작했으며 올해 초부터는 모델Y를 출시했다.




2020년까지 발표됐던 전동화 전략을 가장 먼저 수정한 것은 GM이다. GM은 미국의 대선이 트럼프쪽으로 기울자 3월 발표했던 계획을 11월 확대 발표했다. 당초 200억 달러 투자를 2025년까지 270억 달러로 늘리고 배터리 전기차도 20개에서 30개로 늘리겠다고 선언했다. 그를 바탕으로 2025년까지 GM 전체 판매대수의 40%를 배터리 전기차로 하겠다고 밝혔다. GM은 배터리 전기차의 판매를 늘리기 위해 EV 비즈니스와 고객 채택에 초점을 맞춘 EV Growth Operations라는 새로운 조직을 만들었다.


폭스바겐도 전동화 전략을 강화하고 있다. 공식적으로 발표된 것은 아니지만 독일 매니저 매거진(Manager-magazin) 등의 보도에 따르면 폭스바겐이 당초 2030년까지 배터리 전기차의 비율을 50%로 설정했던 것을 70%로 높였다고 한다. 이는 연간으로 환산하면 200만대의 배터리 전기차 판매를 늘리겠다는 것이다.





또한 이를 위해 폭스바겐은 플랫폼 전략을 바꿀 계획이라고 한다. 앞으로 4개의 아키텍처 대신 같은 구조의 플랫폼, 즉 확장 가능한 시스템 플랫폼 또는 줄여서 SSP(Scalable System Platfor 플랫폼을 사용한다는 것이다. 이는 주로 자동차용 전자 장치, 소프트웨어 및 컴퓨터 시스템으로 구성된다고 한다. 파워 트레인과 배터리 시스템을 이 골격에 도킹할 수 있다고 한다.


BMW도 올해 배터리 전기차 판매를 두 배로 늘린다는 계획이다. BMW는 2020년 중국공장에서 iX3의 생산을 시작에 이어 미니 브랜드의 배터리 전기차도 출시했으며 올해에는 플래그십 모델 iX와 i4를 출시한다.


이를 바탕으로 2023년까지 25개의 전동화 모델을 출시할 계획으로 이 중 절반 이상이 배터리 전기차다. BMW는 또한 플러그인 하이브리드를 포함한 전동화차 판매를 2020년 대비 50% 늘리는 것을 목표로 하고 있다고 밝혔다. 현재 BMW 그룹은 13개의 전동화 모델을 라인업하고 있다.


다임러 AG도 당초 2039년 탄소 중립을 목표로 내연기관 차량을 단종하겠다는 당초 계획을 좀 더 앞당겨 빠르면 5~8년 후에는 전동화차만을 판매할 수도 있을 것이라는 얘기가 나오고 있다. 비전 2039 전략에 따르면 전동화차(BEV+PHEV)의 비율을 2025년 1/4, 2030년 절반으로 높일 계획이었는데 이를 더 앞당길 수도 있다는 것이다.


그런 상징적인 변화는 플러그인 하이브리드를 라인업하고 있는 플래그십 모델 S클래스의 차세대 모델에서는 아예 배터리 전기차만을 출시하는 것이라고 예상할 수 있다. S클래스와 같은 등급의 전용 배터리 전기차 플랫폼을 베이스로 하는 EQS가 올해 말에 출시된다.


특히 최근 발표한 승용차/밴과 트럭/버스 부문의 분사는 메르세데스 벤츠 승용차 부문의 전동화를 가속할 수 있는 요소인 것은 분명하다. 95% 이상이 디젤 엔진을 탑재하는 트럭 버스가 분사된다면 승용차와 밴 사업부는 전동화에 더 집중할 수 있게 된다는 것이다.





르노 조에라는 유럽시장 베스트 셀링 BEV를 가진 르노도 1월 14일, 2050년까지 탄소 중립을 선언하며 5년 내 전동화차 판매 비율을 50%로 늘리겠다고 했다. 특히 르노5의 양산을 결정하며 시판 가격을 가솔린차 수준으로 하겠다고 선언해 시선을 끌었다.


전동화 전략을 가장 일관되고 빠른 속도로 추진하고 있는 볼보도 올 초 벨기에 공장의 전기차 제조 능력을 세 배로 늘리겠다고 발표했다. 볼보는 2025년까지 글로벌 판매는 50% 배터리 전기차로 늘리고 나머지는 하이브리드 전기차로 구성한다는 목표를 설정하고 있다. 이를 위해 겐트 외에도 전 세계의 다른 시설에서도 전기차 생산 용량을 늘릴 계획이다. 볼보는 또한 3월 2일, 2030년부터는 배터리 전기차만을 판매하는 회사로 전환하겠다고 발표했다.(3월 2일 수정)


재규어랜드로버도 2039년 탄소 중립을 선언하며 재규어 브랜드는 모두 배터리 전기차로 바꾸고 랜드로버는 전동화 모델의 비율을 60%로 늘리겠다고 선언했다.




그런 가운데 테슬라 모델 S부터 시작된 배터리 화재 사건이 현대 코나 일렉트릭으로까지 번지며 우려의 목소리가 나오고 있다. 배터리의 문제인지, 아니면 자동차의 문제인지 최종 결론이 나기까지는 적지 않은 시간이 소요되겠지만 이는 최근 급증하고 있는 배터리 셀의 수요를 고려할 때 배터리업체는 물론이고 앞에 언급한 것처럼 전기차 생산을 빠른 속도로 확대하고 있는 완성차업체들에도 적지 않은 도전 과제로 부상해 있다.


이런 상황에서 GM이 배터리 관리 시스템을 무선화해 원격으로 감시하고 소프트웨어를 업데이트 할 수 있도록 하겠다고 발표해 시선을 끌고 있다. GM은 2020년 11월 쉐보레 볼트 EV의 리콜을 하면서 화재 사고 예방을 위해 배터리 충전 비율을 90% 이하로 제한하는 소프트웨어를 제공하고 있다. 특히 중요한 배터리의 과전압 및 과열, 누전 등의 이상을 감지하는 BMS(Battery Management System)의 무선화를 결정했다.





테슬라는 이 문제 해결을 위해 옥토 밸브라는 부품을 채용했다. 실내의 공기와 리튬 이온 배터리, 파워 트레인 전자 제어 유닛 (ECU) 등 냉각 및 가열이 필요한 부품의 열 관리의 핵심을 담당하는 것이다. 모든 냉각 및 가열 회로를 옥토 밸브에 연결해 냉각수가 흐르는 경로를 조건에 따라 전환한다.


배터리 전기차는 일반적으로 공기와 리튬 이온 배터리 등 부품마다 독립적인 냉각 · 가열 회로가 있다. 아우디의 e트론처럼 모터의 폐열을 난방에 활용할 수 있도록 회로를 이룬 예는 있지만, 차량 시스템 전체에 열을 최적 관리하도록 구성하는 것은 옥토 밸브가 처음이라고 한다.


그런 한편으로 메르세데스 벤츠는 3%를 투자한 중국의 배터리 업체 패러시스의배터리 셀의 품질에 상당한 문제가 있다고 평가한 것으로 알려져 공급이 수요에 미치지 못하는 상황에서 배터리 셀이 필요한 자동차회사들의 고민은 깊어지고 있다.


외부적인 문제도 있다. 코로나 19로 인해 수요 공급이 무너진 반도체 생산업체들의 포트폴리오가 단기간에 다시 회복될 수 없다는 것이다. 특히 파운드리 시장을 장악하고 있는 대만의 TSMC는 심각한 물 부족으로 인해 전망이 밝지만은 않다. 여기에 텍사스의 혹한으로 인해 NXP와 삼성전자, 인피니언 등의 공장 가동이 중단되는 등 설상가상의 상황이 연출되고 있다.


이 문제가 얼마나 심각한지는 미국 바이든 대통령이 행정명령을 통해 반도체 수급을 정상화하라고 지시한 것에서 알 수 있다. 반도체 생산 업체에서는 고정된 위치에서 사용되는 가전제품과 스마트폰, PC 등에 사용되는 것과 끊임없이 이동해야 하는 자동차라는 악조건에서 사용되는 제품 사이에서 무엇을 선택할지는 크게 고민하지 않아도 될 수 있다.




여기에 자동차 평가 단체 유로 NCAP이 운영하는 자동차 환경평가 단체인 그린 NCAP이 CO2 배출량 규제 로드맵을 통해 2030년 이후 LCA 규제를 시행할 것을 요구하고 있어 문제는 더욱 복잡해지고 있다.


오늘날은 그 자동차가 운행하는데 필요한 연료인 1차 에너지의 생산과정부터 발전, 저장, 그리고 사용 후의 폐기과정까지 모든 경로에서의 탄소 발자국을 계산해야 한다는 쪽의 의견이 모이고 있다. 물론 거기에는 자동차와 부품을 생산하는 공장의 탄소 중립도 포함된다. 그것을 LCA(Life Cycle Assessment), 또는 WTW(Well to wheel), TCO(Total Cost of Ownership 한다.





LCA개념이 본격적으로 부상한 것은 2019년 3월 유럽의회(EP)와 유럽위원회(EC)가 자동차의 생산과 에너지 생산, 주행, 폐기, 재이용 등의 CO2배출량의 총합을 평가하는 LCA에 관해 검토할 것을 당국에 요청하면서부터다. 이와 관련 2023년까지 결론을 낼 예정이고 2025년 이후가 될 것으로 보이는 유로7 에서부터 LCA에서 CO2배출량을 평가할 가능성이 있다. 일본의 경우도 2030년 시행을 염두에 두고 대응을 마련해야 한다는 목소리가 강해지고 있다. 그래서 재생 에너지에 대한 투자가 급증하고 있다. 세계적인 정유업체들이 재생에너지 사업에 뛰어들고 있는 이유다.


이 외에도 중국에서는 2022년 말에 끝나는 보조금 문제도 발등의 불이다. 지금은 나라별로 시판 가격을 기준으로 지급하고 있으나 말 그대로 ‘화수분’이 아닌 재정이 언제까지 지속하지는 않을 것이다. 그래서 배터리 가격을 낮추어야 하고 전고체 전지의 개발이 추진되고 있으나 그마저도 2025년 이후에나 실용화 가능성이 점쳐지고 있다.(중국 스타트업 니오가 2021년 1월 전고체 전지를 개발했다고 발표했다.)


더 큰 문제는 배터리 전기차로 전환되면 부품이 30~40% 줄어들고 그만큼 고용이 줄어든다. 그들을 재교육시켜 전업을 돕는다고 하지만 현실적으로 작금의 정치인들이 그렇게 민생이나 환경에 대해 고민을 하지 않는다는 것이다. 정치구호로만 외치고 있지만, 시간이 지나 보면 그다지 바뀐 것이 없다는 것을 알 수 있다. 이 문제는 단지 고용문제일뿐 아니라 자동차회사들의 수익성과도 연결된다. 환경을 위해 추진되고 있는 전동화의 바람이 기존대로 성장주의에 매몰된다면 의미가 없다.


어쨌거나 지금 전동화는 아예 배터리 전기차와 연료전지 전기차로 예상보다 빠른 속도로 전환되고 있다. 피할 수 없는 대세다. 문제는 지금까지 드러나고 있는 도전 과제들이 어떤 형태로든 해결되어야 한다는 것이다.


1990년대 미국에서 촉발됐다가 수그러들었던 전기차의 바람이 이번에는 어떤 경로를 거쳐 궤도에 오르게 될지 지켜볼 일이다.


(2021년 3월 2일 수정)


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