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하루 앞으로 다가온 테슬라 배터리 데이, 배터리 시장에 새로운 화두 던지나?

배터리 제조 공정 혁신과 대량 생산을 통한 원가 절감 방안 제시 기대

하루 앞으로 다가온 테슬라 배터리 데이, 배터리 시장에 새로운 화두 던지나?


[산업일보]
테슬라 배터리 데이가 현지 시각 9월 22일 오후 1시 30분(한국 기준 23일 오전 5시 30분) 연례주주총회 행사 이후 개최될 예정이다. 배터리 데이 행사는 미래 전기차 시장의 판도를 바꿀 중요한 이벤트가 될 전망이다. 공개될 내용들에 대해 각종 추측이 난무하고 있는 상황에서 몇 가지의 주제들이 언급될 것이 확실시 된다.

우선 배터리 제조 원가를 절감할 수 있는 기술들이 공개 될 전망이다. 전기차 대중화를 위 한 가장 핵심적인 과제는 배터리 제조 원가가 하락할 것으로 보인다. 배터리팩 가격이 kW당 100달러 이하로 하락할 경우 보조금 없이 내연기관차와 코스트 패리티(Cost Parity)를 달성 가능한 것으로 보인다.

최근 공개된 테슬라의 인-하우스 배터리는 기존 테슬라 배터리 대비 직경이 2배 이상 넓어졌는데(21mm→40mm), 배터리셀의 대형화는 공간 활용성과 에너지 밀도 측면에서 장점이 있으나 열관리와 안정성 측면에서 단점이 있다.

이 신형 배터리에는 최근 테슬라가 특허를 출원한 탭리스(Tabless) 기술과 맥스웰 테크놀로지의 건식 전극 공정(Dry electrode)이 적용된 것으로 보인다. 탭리스 기술은 전자의 이동 통로가 되는 탭(Tab)을 제거하고 면 전체를 도체로 활용하는 기술로 전자가 탭을 통해서만 이동하는 것이 아니기 때문에 낮은 저항, 열분산, 탭부착 과정 생략 등의 효과를 얻을 수 있다.

건식 전극 공정은 양극/음극 물질을 용액(Solvent)에 녹여 도포 후 건조하는 기존 방식과 달리 드라이 파우더 믹싱을 필름을 통해 기판에 직접 부착시키는 방식으로, 이를 통해, 전극을 더 두껍게 만들어 에너지 용량을 50% 이상 증대시키고 건조 공정을 제거함으로써 원가를 대폭 낮출 수 있다.

로드러너(Roadrunner) 프로젝트로 알려진 테라팩토리(Terafactory) 생산 계획도 발표될 것으로 예상된다. 단, 테라와트 단위의 볼륨 증대의 핵심은 증설보다는 생산 공정 혁신이 될 것으로 보인다.

탭리스와 건식 전극 공정은 탭 부착 과정과 건조 공정을 제거하기 때문에 기존 제조 공정 대비 공간 활용성이 높아지고 생산 속도가 대폭 증가하게 된다. 테슬라가 인수한 하이바(Hibar) 시스템은 전해액 고속 충전 기술을 보유한 회사로 공정 속도를 끌어올리는데 특화돼 있다.

모듈 제조 공정을 제거한 셀 투 팩(Cell to Pack) 기술을 공개할 것이라는 추측도 제기되고 있는데, 이번 배터리 데이 이벤트의 최대 혁신은 제조 공정 혁신이 될 전망이다. 기술적으로 논란의 여지가 있는 실험적인 소재의 적용보다는 현실적인 원가 절감 기술들을 대거 적용해 배터리 자체 생산 역량을 강화할 것으로 추정된다.

아울러, 배터리 소재 변화를 통해 성능이 100만 마일 이상 유지되는 배터리 기술을 발표할 가능성도 제기되면서 코발트 제로 배터리, 나노와이어 배터리, 단결정 양극재 배터리 등 여러 가지 의견들이 제시되고 있다.

단, 100만 마일 배터리 제조 기술은 기술 자체 보다는 제조 원가 상승과 안전성 등이 해결 과제임. 현 시점에서 100만 마일 주행은 시급한 우선 과제라기 보다는 중기 과제에 가깝다고 전문가들은 판단하고 있다.

유진투자증권의 이재일 연구원은 “테슬라는 초기에는 업계 선도 업체와 협력을 하나 궁극적으로는 자체 생산하는 전략을 펼치고 있다”며, “자율주행기술도 초기에는 모빌아이와 협력했으나 이후 자체 솔루션 개발 단계로 넘어갔다. 기존 완성차 업체들 입장에서는 단순히 기술 협력을 확대하는 것으로는 경쟁에서 뒤쳐질 수밖에 없기 때문에 적극적인 M&A를 통한 역량 강화를 염두에 둘 수밖에 없을 것”이라고 내다봤다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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