전기차 전환의 성패를 좌우할 핵심 요소는 무엇일까?

2023/01/18

전기자동차(EV, electric vehicle) 전환의 성패를 좌우할 또 다른 중요한 한 해가 시작되고 있다. 특히 미국에서 인플레이션 감축법(Inflation Reduction Act)이 도입된 이후 새로운 제조 용량 및 기술에 어마어마한 금액이 투자되고 있다. 이는 이미 성장하고 있던 EV 업계에 날개를 달아주고 있다. BCG의 추정에 따르면 2030년까지 전기차는 전세계에서 판매되는 경차의 39%를 차지할 것이다.

하지만 이 미래가 현실이 되기 위해서는 전기차의 전력 공급에 필요한 리튬이온 배터리의 공급이 전력망과 소비 가전의 급상승하는 스토리지 요구를 충족하는 것은 물론이고, 10년 후까지 10배 정도 증가해야 한다. 이는 가장 보수적인 경우에 따른 가정이다.

하지만 현 상황은 이 속도와는 거리가 멀다. EV 전환을 위한 본 궤도에 올라서려면, 제조 병목 현상과 향후 핵심 자재의 부족이라는 두 가지 큰 제한 요소를 해결하기 위해 즉각적으로 상당한 진전이 추진돼야 한다.

현재 진행 중인 몇 가지 긍정적인 움직임들은 상황을 낙관할 수 있는 이유가 된다. 그 중 하나는 일명 ‘머신을 만드는 머신’의 의미 있는 발전이다. 이는 테슬라(Tesla)가 대중화한 용어로, 리튬이온 배터리 셀을 더 잘, 빠르게, 저렴한 비용으로 핵심 자재를 더 효율적으로 사용하면서 생산할 수 있는 설비, 공장, 프로세스를 의미한다. 이와 관련해 2023년에 주목할 트렌드는 리튬, 니켈, 코발트와 같은 주요 광물과 양극 및 음극 같은 핵심 성분을 추출하고 정제하는 것의 경제성을 개선할 수 있는 생산 프로세스의 획기적 발전이다.

현재 진행 중인 몇 가지 긍정적인 움직임들은 상황을 낙관할 수 있는 이유가 된다. 그 중 하나는 일명 ‘머신을 만드는 머신’의 의미 있는 발전이다. 이는 테슬라(Tesla)가 대중화시킨 용어로 리튬이온 배터리 셀을 더 잘, 빠르게, 저렴한 비용으로, 핵심 자재를 더 효율적으로 사용하면서 생산할 수 있는 설비, 공장, 프로세스를 의미한다.

2년 전 테슬라는 셀과 배터리 자체의 개선에만 집중하지 않고, 비용 절감, 성능, 생산량의 획기적인 변화를 달성하기 위한 혁신적인 방법에 더 많은 시간과 자원을 투자할 것이라고 발표하면서 제조 혁신에 대한 관심을 고조했다. 이 전략의 핵심은 ‘건식 전극 제조(dry electrode manufacturing)’가 될 것이다. 이 공정을 이용하면 주요 구성 요소를 건조할 필요가 없어진다. 건조 단계는 축구장보다 더 긴 장치가 필요하며, 셀 제조 공정 중 가장 자본 집약적이고, 시간이 많이 소요되며, 환경적으로 민감한 프로세스 중 하나이다. 테슬라의 예측에 따르면 건식 전극 제조가 자본 투자를 86% 줄이고 전극 라인 출력을 약 700% 증가시킬 것으로 예상된다. 올해 시범 생산이 시작될 수 있을지 귀추가 주목된다.

그 외에도 여러 혁신적인, 일부는 혁명적이기까지 한, 배터리 제조기술이 더 많이 도입될 예정이다. 스마트 제어, 시뮬레이션, 비전 및 레이저 기술을 활용한 코팅 기계와 적층 기계 등 더 빠른 제조 속도, 더 개선된 품질, 더 확장된 제품 범위를 약속하는 차세대 설비가 공장 현장에 투입되고 있다. 또한 실리콘 밸리 소재 셀 제조업체인 사쿠(Sakuu)와 같은 기업들이 고속 3D 프린팅 등 완전히 새로운 배터리 제조 접근법을 시험 중이다. 이런 이니셔티브는 성공하기만 한다면 배터리를 더 빨리 출시하고, 에너지를 더 적게 소비하고, 희소 자원을 훨씬 더 잘 사용함으로써 진정한 게임 체인저가 될 수 있다.

업스트림^*으로 가면 주요자재의 공급 제한을 장기적으로 해소해 줄 수 있는 새로운 생산 방식이 점차 자리잡고 있다. 하지만 에너지 전환이 순조롭게 진행될 것이라고 안심할 수 있을 정도로 리튬을 비롯한 기타 자재에 대한 경제성 있는 채굴 사업이 충분히 진행되고 있지는 않다. 올해에는 리튬 직접추출, 첨단소재 플라즈마 기술, 새로운 재활용 기술과 같은 혁신이 앞으로 다가올 자원 희소성 시대에 주요한 해결책이 될 수 있을지에 대해 확실히 파악해야 한다.

* 업스트림: 석유 산업의 사업 활동 중 원유의 생산 부문

EV 전환을 정상 궤도에 올리기 위해 필요한 배터리를 공급하는 것은 어마어마한 도전 과제이다. 시간도 충분하지 않다. 하지만 공동의 노력이 있다면 실현 가능하다. 이제 배터리 제조업체, 설비 공급업체, 배터리 구매 OEM들이 차세대의 혁신 기술을 도입하면서 모든 조각들이 하나로 맞춰지기 시작하고 있다.