미라클레터 2023.6.21 612호를 참고하여 작성한 게시글입니다.
1. 전기차 충전 방식
(1) CCS (Common Charging Standard)
CCS는 1개의 충전구를 가지며,
완속, 급속, 비상 급속 충전이 가능하다. 급속 충전의 속도도 빠르다.
한편, 커넥터가 무겁다는 것과 주파수 간섭 시 충전 정보 제공이 제한된다는 것이 단점이다.
미국 (ccs 1), 한국 (ccs 1), 유럽 (ccs 1) 등에서 가장 널리 사용되는 충전 방식이다.
GM과 포드 전기차의 충전 방식이었다.
(2) NACS (North America Charging Standard)
급속 충전이 느리고 케이블이 다소 짧다.
하지만 커넥터가 작고 가볍다. AC와 DC를 전선 하나로 구현했기 때문이다.
원래의 이름은 TPC (Tesla Proprietary Connector)로, 2022년 말에 충전기 표준을 지향하기 위해서 이름을 NACS 로 바꾸고 자사의 기술을 공개했다.
(3) GB/T
전기차 최대 시장인 중국이 사용하는 충전 방식이다.
설치 비용이 저렴하지만,
완속, 급속 충전구를 각각 설치해야 하며 충전 속도가 느리다.
2. 테슬라의 슈퍼차저
기존의 CCS 방식으로 충전하던 포드와 제너럴모터스(GM)가 테슬라의 충전 시스템을 채택했다.
테슬라가 만든 전기차 충전소인 슈퍼차저를 이용할 수 있게 되었고, 2025년부터는 전기차를 개발할 때 테슬라의 NACS 방식의 충전구를 만든다고 한다.
현재 미국의 전기차 충전소 개수가 13만개임을 고려했을 때, 테슬라의 슈퍼차저가 1만 7000여 곳을 확보한 상황에서 1/10이 넘는 점유율을 가지고 있음을 알 수 있다.
테슬라 차주는 미국 전역의 슈퍼차저에서 충전이 가능하며 또 충전 방식이 달라도 어댑터를 연결하여 충전이 가능하다.
참고) AEM (https://www.autoelectronics.co.kr)
미국 현지의 다수 조사에 따르면 CCS 충전기의 20% 이상은 항상 고장이 나 있다고 한다. 또한, 사용자의 불만을 조사해보면 CCS 충전소에 대한 불만도는 테슬라 충전소보다 3배가 넘는다. 무엇보다 가장 심각한 문제는 잦은 고장으로 인해 사용자로부터 신뢰를 받지 못한다는 것이다.
테슬라 충전기는 디자인이 미래지향적이고, 충전기만 연결하면 충전카드를 따로 갖다 대지 않아도 자동으로 충전된다. 혹자는 테슬라 충전기 커플러를 해골, 도깨비 등으로 부르기도 한다. 그만큼 신기하고 특이해서 마치 산업용 기계 같은 CCS의 생김새와는 전혀 다르게 보인다. 그러니 사용자의 인터페이스 만족도와 이를 최우선으로 하는 자동차 제작사의 입장에서는 CCS보다 테슬라의 NACS가 압승이라고 할 수 있다.
(1) 테슬라에게 이득일까?
첫번째, 일단 바이든 정부에서 전기차 확대를 위해 심혈을 기울여 투자하고 있는 분야이기 때문에 테슬라에게 정부 보조금을 받을 수 있다는 점에서 이득이다.
두번째, 2021년부터 테슬라가 추진해온 충전기 공유는 전기파에 이어서 전기차 충전 시장에서도 테슬라가 업계를 선도해 나간다는 우월적인 지위와 상징성 등을 얻을 수 있다.
세번째, 무엇보다 중요한 것은 '데이터'이다. 전기차는 충전을 하면서 배터리 관련 데이터를 수집할 수 있다.
슈퍼차저로 충전하려면 테슬라 어플리케이션을 다운받아야 하는데, 이 과정에서 배터리 잔량, 몇 분 동안 충전해야 완충되는지 등에 대한 정보를 확보할 수 있다. 이를 기반으로 더 나은 충전 기술을 제공할 수 있는 기반을 만들 것이다.
테슬라는 자율주행 부문에서 세계 최고인데, 그 기반에는 가장 먼저 시작했고, 가장 많은 데이터를 가지고 있다는 차별점 덕분이라는 점에서 비슷한 맥락이 되겠다.
(2) 테슬라에게 독일까?
이번 슈퍼차저 개방을 두고 많은 기사에서 "테슬라가 양보했다"는 표현을 했는데, 그 이유는 다음과 같다.
첫번째, 충전이 용이하다는 이유로 테슬라를 샀던 사람들은 이제 더이상 테슬라를 살 이유가 없다. 다른 기업의 전기차를 사더라도 아무 충전소에서나 충전이 가능하다면 굳이 테슬라 전기 자동차를 사지 않을 것이라는 관점이다.
두번째, 기존의 테슬라 차주들은 불편함을 겪을 수도 있다. 슈퍼차저를 사용하는 사람들이 많아지는 만큼 예전의 널널했던 충전소에서 기다려야 할 수도 있다는 것이다.
세번째, 테슬라가 슈퍼차저 개방을 통해서 2024년부터 2030년까지 약 30억 달러 (한화 4조)로 추산되는 이익을 얻는다고 추산해볼 수 있다. 1년에 약 6000억 ~ 7000억원을 벌 수 있다고 계산이 가능하다.
한편, 2022년 테슬라의 매출인 814억 달러 (한화로 104조)를 보면 큰 부분을 차지하고 있지는 않다. 즉, 충전소 운영으로 큰 돈을 벌지는 못할 것이라는 계산이 나온다.
3. 국내 기업 동향
(1) 현대차그룹
현대자동차는 현재 CCS1 방식의 충전을 채택하고 있는데, 그렇다면 NACS 방식이 표준이 되었을 때 악재일까 하면 또 그렇지만은 않다는 것이다.
어댑터를 통해서 다른 전기차도 NACS 방식으로 충전이 가능하고 또 앞으로는 NACS 방식으로 설계된 전기차를 생산하면 되는 것이다. 번거롭지만 기술적으로 큰 어려움이 있거나 큰 비용이 필요한 것은 아니라고 한다.
하지만, 현재 800V 초고속 충전 설계가 되어 있는 현대차에 500V를 채택한 슈퍼차저를 활용하면 오히려 충전 속도가 느려진다는 우려가 있다. 테슬라와의 합의가 필요한 부분이며 논의가 필요하다는 입장이다.
(2) SK 시그넷
SK 시그넷은 미국에 진출한 국내 충전 기업인데, NACS 방식의 충전기를 개발해서 설치해도 테슬라에게 특허료와 같은 별도의 비용을 줄 필요가 없다고 한다.
오히려 슈퍼차저 공유로 전기차에 대한 수요가 늘어난다면, 충전 수요가 늘어나는 만큼 SK 시그넷의 사업에도 청신호가 될 것이라는 관점이다.
4. 전고체 전지
전기차의 가장 큰 문제라고 하면 '화재 위험성'이다.
이는 현재 전기 자동차에 들어가는 배터리가 이차전지 또는 리튬이온 이차전지로 되어있기 때문이다.
리튬이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성되어 있는데, 이는 액체 상태의 전해질을 사용하고 있다.
액체 전해질을 사용하다 보니 온도 변화로 인한 배터리의 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등 배터리 손상 시의 위험이 존재한다. 따라서 안전성을 높이기 위한 추가적인 부품이나 장치들이 필요하다.
(1) 전고체 배터리
전고체 배터리는 전해질이 고체 상태이다.
구조적으로 단단해 안정적이고, 전해질이 훼손되더라도 형태를 유지할 수 있기 때문에 더욱 안전성을 높일 수 있다.
전고체 배터리는 안전성을 위한 추가 부품이나 장치가 덜 필요하기 때문에 베터리셀 (전지)을 더 채울 수 있는데, 이를 통해 전비를 높일 수 있다. 즉, 전기차 주행 거리가 늘어난다는 것이다.
완성차업체 입장으로는 전기차 구조를 단순화할 수 있어서 원가를 절감하고, 배터리 무게를 줄여서 경량화를 추구하기 쉽다.
(2) 도요타의 전고체 배터리 장착
전고체 배터리가 지금까지 없었던 것이 아니다. 인공 심장박동기와 같은 의료기기 등에 사용된 사례가 있지만, 실제 파량에 넣는 것까지의 개발은 아직 미미하다는 것이다.
도요타는 전 세계에서 하이브리드차를 가장 많이 판매한 기업으로서 하이브리드차 부문에 있어서 세계 최고의 기술을 보유한 기업이다. 하지만 전기차 전환에 있어서는 한 발 늦은 포지션이다.
다른 완성차 업체들에 비해 1년 이상 늦은 전기차를 출시하였으며, 출시된지 두 달이 되지 않은 시점에서 주행 중 바퀴가 빠질 위험이 있다는 문제로 인해 리콜과 전액환불 조치를 시행했던 바 있다.
2025년에 하이브리드에 전고체 배터리를 적용한다고 했지만, 하이브리드차는 엔진과 배터리를 함께 사용하는 차인 만큼 전고체 전지가 제대로 작동한다면 굳이 하이브리드차에 넣을 이유가 없다는 연구진들의 의견이다. 가격이 매우 비싸기 때문이다.
많은 배터리 기업들이 전고체 전지 상용화를 꿈꾸지만, 단기간 안에 전기차 시장에 상용화 되기는 쉽지 않아 보인다. 안전성 문제와 대량생산 문제 때문이다. 그리고 무엇보다 가격이 매우 비싼 차량에 들어갈 것이라는 점이 전고체 배터리의 상용화 발목을 잡는다.
(3) 국내외 주요 기업의 전고체 배터리 관련 전략
우리나라 정부도 2030년까지 민간 부문과 함께 20조원을 차세대 배터리 분야에 투자해서 전고체 배터리를 세계 최초로 상용화하겠다는 계획을 내놨다고 한다.
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