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[김흥식 칼럼] 전기차 배터리, 충전보다 5분이면 끝나는 교환에 주목

오토헤럴드 조회 수2,010 등록일 2021.01.26
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전기차 최대 단점은 '충전'이다. 내연기관차와 다르게 절대 부족한 충전소를 찾는 불편, 이동과 충전을 위해 허비해야 하는 시간은 전기차 보급 확대 그리고 대중화를 막는 걸림돌이다. 비싼 가격도 요인으로 꼽지만 배터리 기술, 대량 생산, 경쟁으로 내려가는 추세여서 장기적 관점에서 큰 장애로는 보지 않는다.

충전은 다르다. 전고체 배터리와 같이 충전 시간을 줄이고 주행거리를 늘리는 새로운 타입이 등장하려면 아직 큰 노력과 시간이 필요하다. 앞으로 10년 후, 전 세계 신차 판매에서 전기차 비중이 내연기관차를 추월할 것이라는 전망이 여러 곳에서 나오고 있지만 충전 문제를 해결하지 않고는 묘연한 얘기다. 우리나라가 목표로 하는 2025년 113만대 전기차 보급도 충전 문제를 해결해야 가능한 일이다.

전기차 충전소는 차량 소유자 불편과 함께 일정 면적을 장시간 점유해야 하는 특성이 있다. 대도시 주차 면적이 절대 부족한 상황에서 주차장 일정 구획을 전기차 충전용으로 무한정 확보하는 일도 쉽지 않을 뿐 아니라 10시간 넘게 걸리는 가정용 완속 충전만으로는 자동차 소유자가 원하는 이동 욕구를 채워줄 수 없다. 아파트와 같은 공용 주택 거주 비중이 높은 우리나라 특성상 그나마 가정용 완속 충전에 30시간 넘게 걸리는 것도 한계다.

10분 충전에 몇 km 주행이 가능하다는 얘기가 나오고 있지만 이런 단점에 대한 불안감은 해소해 주지 못한다. 기름 가득 채우고 수 백 km를 달릴 수 있는 내연기관차처럼 전기차도 빠르게 충전해 가능한 멀리 갈 수 있어야만 자동차로 대접을 받고 그래야 사는 사람도 많아진다. 내연기관차를 전기차로 대체해 나가기 위한 절체절명 난제는 그래서 '충전'이다.

대안이 나오고 있다. 가득 충전된 배터리를 필요할 때 교체해주는 '배터리 스와프(Battery Swap·배터리 교환)'다. 전기차가 등장한 초기 배터리 교환 방식이 시도된 적이 있었다. 르노삼성차가 제주도에서 순수 전기차 SM3 Z.E를 보급하고 배터리 교환 방식을 선보였다. 그러나 주행 거리가 워낙 짧았고 배터리 교환에 걸리는 시간, 시설 설치, 전문 인력, 보관 장소 부담이 만만치 않아 곧 폐기됐다.

요즘 이 배터리 교환 방식이 다시 주목받고 있다. 중국에서는 꽤 규모가 있는 배터리 교환 사업이 시작됐다. 세계 최대 전기차 배터리 제조사 CATL이 8억 위안(1360억원)을 투자해 배터리를 빌려주고 교환해 주는 자회사 바스(BaaS)를 설립했다. 바스는 전기차 배터리 생산과 사용, 재활용을 전문으로 하는 기업이고 아직은 사업 초기지만 이용자 만족도가 꽤 높다는 평가다.

베터리 교환 방식은 잦은 충전으로 수명이 단축되는 단점을 줄이기도 하지만 가장 큰 장점은 충전 시간이 필요 없다는 것이다. 앞서 소개한 르노삼성 SM3 Z.E는 배터리 교환 시간이 십 수분 걸렸지만 바스는 단 5분이면 충분하다고 장담한다. 물론 배터리 교환 시간을 줄이기 위해 해결해야 할 문제가 있다. 우선은 차량마다 다른 배터리와 구조 규격화가 따라야 한다. 대용량 전력을 상시 공급할 수 있는 인프라도 갖춰야 한다.

전기차 배터리와 관리시스템(BMS)은 제작사마다 차별화하고 싶은 핵심영역이다. 일관화가 싶지 않다는 것이고 따라서 배터리 팩 표준화는 쉽지 않다. 소비자는 새 배터리를 중고와 교체하는 일을 쉽게 수용하지 않을 수도 있다. 전기차에 장착된 배터리를 떼어내고 교체해야 하는 기술적 전문가와 시설도 필요하다.

이런 난제가 있지만 중국에서는 이미 다양한 형태로 배터리 스와프가 진행되고 있다. 중국 전역에 500개 이상 배터리 교환소가 운영되고 있다. 최근 급부상한 전기차 전문 제작사 니오(NIO)도 올해 500개 이상 교환소를 구축할 계획이다. 전기 바이크, 전동 퀵 보드 상당수는 배터리 충전이 아닌 교환 방식이다. 유럽에서도 배터리 스와프는 활발한 분야다. 스웨덴 스타트업 '파워스와프 AB(Powerswap AB)'는 지난해 로봇을 통해 3분 이내 배터리를 교체할 수 있는 기술을 선 보였다. 

전문가들은 필요 이상으로 벌어지고 있는 전기차 주행 거리 경쟁도 배터리 교환 방식으로 열기를 식힐 수 있다고 본다. 기존 주유소를 활용해 미리 충전된 배터리를 짧은 시간 교환할 수 있다면 굳이 비싼 대용량 배터리가 필요 없게 되고 무엇보다 전기차 대당 원가를 크게 낮출 수 있다. 전기차 배터리 굴기를 야심 차게 추진하고 있는 중국도 이 방향으로 가고 있다. 제작사 간 기술적 문제를 통합하는 것이 최대 난제로 보이지만 생각해 볼 일이다.


김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr


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