모바일 대메뉴명
KDI 경제정보센터이슈
- 최신 배터리 전기차라면 안전성과 성능에서 경쟁력 충분
- 박철완 서정대 스마트자동차학과 교수 2022년 10월호
웹 커뮤니티에서 종종 ‘시기상조’라는 밈으로 통칭되는 배터리 전기차를 이제는 ‘나도 한번 타볼까?’ 하는 사람들이 점점 늘어나고 있다. 하지만 막상 전기차를 사려면 배터리가 얼마나 안전한지, 배터리 수명은 충분히 긴지, 충전속도 및 주행가능 거리는 괜찮은지 등 궁금증이 많을 것이다. 결론부터 말하면, 2022년 현재 출시되는 최신형 배터리 전기차에 장착된 배터리라면 안전성·성능 면에서 내연기관차와 비교했을 때 충분한 경쟁력을 갖추고 있다.
오늘날의 배터리 전기차를 가능케 한 것은 ‘리튬이온 이차전지’로, 이차전지에서 안전사고의 원인이 되는 금속성 리튬이 아닌 이온성 리튬만이 충전 및 사용 중에 존재하도록 설계됐다 해서 그러한 이름이 붙여졌다. 리튬이온 이차전지는 1990년대 초 처음 출시된 이후 30여 년간 ‘이차전지의 왕좌’를 탄탄하게 지키고 있다. 비수계 전해질 시스템이므로 고전압이고 대개 어떤 양극활물질을 쓰느냐에 따라 종류가 나뉘는데, 모바일IT 쪽은 LCO(리튬·코발트 산화물), 배터리 전기차나 전기에너지 저장장치는 삼원계라 통칭되는 NCM(리튬·니켈·코발트·망간 산화물) 및 NCA(리튬·니켈·코발트·알루미늄 산화물) 그리고 LFP(리튬·인산·철 산화물)를 쓴다.
비정상적인 환경과 조건에 놓이지 않는다면 삼원계와 LFP는 ‘충분히 안전하다’. 삼원계 배터리는 우리나라 삼성SDI, SK온, LG에너지솔루션, 중국 CATL, 일본 파나소닉 같은 최상위급 배터리 제조사일수록 안전사고 빈도가 극히 떨어진다. 중국 업체들이 주력하고 있는 LFP 배터리도 CATL와 비야디(BYD)가 생산한 배터리와 관련한 안전사고는 보고되지 않았다.
배터리 전기차 충전시간은 내연기관차 주유시간 수준까지 끌어내리는 것이 목표다. 현대·기아차와 포르쉐의 최신 배터리 전기차의 경우 800V 배터리 팩 시스템을 구현해 350~400kW의 전력을 입력받을 수 있도록 했는데, 이 정도 성능이면 비어 있는 배터리 팩을 80% 정도까지 충전하는 데 걸리는 시간이 10분 전후에 불과하다.
2000년대 중후반 이후 배터리 기술도 크게 발전했지만, 더 극적인 변화는 ‘차량 운동성능이 저하되지 않는 범위 내에서 배터리를 최대한 넓게 차량 바닥에 장착’하도록 한 ‘배터리 전기차 전용 플랫폼’의 적극적 도입이다. 이로 인해 삼원계 배터리뿐 아니라 LFP 배터리도 1회 충전 주행가능 거리가 400km를 넘어섰다.
마지막으로, 전기차를 10만~20만km 혹은 5~10년 정도 탔을 때 배터리 팩 열화로 주행가능 거리가 떨어지고, 그에 따라 전기차 가치가 과도하게 하락하지 않을까 하는 우려가 있을 수 있다. 최신 배터리 기술에서 삼원계나 LFP는 공히 수십만km 주행 후에도 배터리 잔존 용량이 90% 이상을 유지한다고 보고되고 있다. 하지만 자동차라는 게 소유자에 따라 각양각색의 히스토리를 갖는 만큼 배터리 팩 열화에 대해 단정적으로 판단하기는 어렵다. 어쨌든 비정상적인 상황을 제외하곤 ‘최저 보증 수준’이 점차적으로 확대돼야 한다고 본다.
시장에서 종종 보이는 전기차 배터리에 대한 과도한 안전성 우려, 그리고 이를 악용한 차세대 전고체 전지에 대한 과도한 기대가 우리를 혼란스럽게 한다. 배터리를 수십 년간 연구해 온 연구자들이 모였을 때 필자는 이런 이야기를 한 적이 있다. “대다수 사용자가 스마트폰, 풀·플러그인 하이브리드, 배터리 전기차에 어떤 배터리 팩이 들어가 있는지 신경 쓰지 않는 때가 온다면, 그때가 바로 배터리 안전성과 성능이 충분할 때다.” 그런 면에선 아직 ‘시기상조’이긴 하지만, 점점 배터리 안전성과 성능에 대한 걱정이 옅어지고 있으니 조만간에 그때가 올 것으로 기대한다.
마지막으로, 전기차를 10만~20만km 혹은 5~10년 정도 탔을 때 배터리 팩 열화로 주행가능 거리가 떨어지고, 그에 따라 전기차 가치가 과도하게 하락하지 않을까 하는 우려가 있을 수 있다. 최신 배터리 기술에서 삼원계나 LFP는 공히 수십만km 주행 후에도 배터리 잔존 용량이 90% 이상을 유지한다고 보고되고 있다. 하지만 자동차라는 게 소유자에 따라 각양각색의 히스토리를 갖는 만큼 배터리 팩 열화에 대해 단정적으로 판단하기는 어렵다. 어쨌든 비정상적인 상황을 제외하곤 ‘최저 보증 수준’이 점차적으로 확대돼야 한다고 본다.
시장에서 종종 보이는 전기차 배터리에 대한 과도한 안전성 우려, 그리고 이를 악용한 차세대 전고체 전지에 대한 과도한 기대가 우리를 혼란스럽게 한다. 배터리를 수십 년간 연구해 온 연구자들이 모였을 때 필자는 이런 이야기를 한 적이 있다. “대다수 사용자가 스마트폰, 풀·플러그인 하이브리드, 배터리 전기차에 어떤 배터리 팩이 들어가 있는지 신경 쓰지 않는 때가 온다면, 그때가 바로 배터리 안전성과 성능이 충분할 때다.” 그런 면에선 아직 ‘시기상조’이긴 하지만, 점점 배터리 안전성과 성능에 대한 걱정이 옅어지고 있으니 조만간에 그때가 올 것으로 기대한다.
KDI 경제정보센터
세종특별자치시 남세종로 263
T 044-550-4114
COPYRIGHT ⓒ 2019 KOREA DEVELOPMENT INSTITUTE. ALL RIGHTS RESERVED.