배터리 바꿔 끼우는 중국 전기차
상용화 비효율적이라는 평가가 있었지만
중국에선 개발을 지속하고 있다
전기차가 시장 내에서 입지를 빠르게 쌓아가고 있긴 하지만, 여전히 소비자들 중에선 시기 상조라는 말이 빠지지 않는다. 가장 큰 요인으로는 전기차 충전 인프라와 번거로움을 들 수 있다. 그렇다면 옛날 휴대폰과 마찬가지로 배터리를 교체하는 방식을 취하는 전기차는 어떨까?
언뜻 인상적인 해결책이라 보이기도 하지만 감이 잘 오지 않는 것이 사실이다. 그런데 중국의 한 제조사에서는 이 같은 방식을 활용한 전기차를 개발한다고 말해 화제가 되고 있는데, 배터리 교체식 전기차는 과연 어떨지 한번 살펴보도록 하자.
글 김성수 에디터
번거로운 충전과 부족한 인프라
해결 방안은 배터리 교체?
전기차하면 떠오르는 골치 아픈 문제, 충전의 번거로움을 빼놓을 수 없다. 1회 충전 시 최대 주행가능 거리가 제한되어 있는 만큼, 언제 장거리 운행을 하게 될지 모른다면 매번 충전에 신경을 써 둘 필요가 있다.
하지만 아직까지 전기차 충전 인프라가 충분히 마련되어 있지 않은 데다가, 공동주택 내 주차장에서도 충전기와 관련한 여러 논란이 끊이질 않는 상황이다. 심지어는 충전하는 번거로움을 해소하기 위해 내연기관 자동차를 선택하는 소비자도 있을 정도다.
이러한 번거로움을 해결하기 위해 한 중국 제조사에서 인상적인 해결 방안을 제시했다. 바로 옛날 휴대폰 배터리와 마찬가지로, 전기차의 배터리 역시 교체 가능한 형태로 만든다는 것인데, 언뜻 들어선 괜찮을 것 같아 보이지만 우려도 뒤따르는 것은 부정할 수 없다.
우선 교체형 배터리를 제조하는 제조사부터 살펴보자. 해당 제조사는 세계 전기차 배터리 공급 1위인 CATL이다. CATL은 전기자동차와 에너지 저장 시스템을 위한 배터리 관리 시스템, 리튬 이온 배터리 제조를 전문으로 하는 중국 제조사다.
‘EVOGO’의 공유용 양산형 배터리 ‘초코’
이를 활용한 전기차 제조사 ‘니오’
지난 14일, CATL의 자회사 CAES는 배터리 교체 솔루션 브랜드 ‘EVOGO’를 지난달 공식 론칭했다고 밝혔다. EVOGO는 중국을 비롯해 10개 도시에 먼저 배터리 교체소를 시범 운영할 방침이라고 한다.
CAES는 배터리 교체 모델만을 위해 공유용 양산형 배터리 ‘초코’를 개발했다. 1㎏ 당 160Wh의 에너지 밀도로 배터리 한 개당 200㎞ 이상의 주행이 가능하다. 배터리 교체소에는 최대 48개의 초코가 들어가며 교체 시간은 개당 약 1분이 소요된다.
EVOGO 고객은 차량 이용 목적에 따라 최대 3개까지 배터리를 빌릴 수 있다. 도심 출퇴근 용으로는 1개 블록, 장거리 용으로는 2~3개 블록을 대여할 수 있다. EVOGO 측은 “일상적으로 이용하는 전력 양은 배터리 용량의 10~20% 수준”이라며 “배터리 교체 방식이 주행거리 불안으로 인한 매몰 비용을 다소 해소해 줄 것”이라 밝혔다.
중국에서는 ‘니오’라는 제조사가 배터리 교체 서비스 시장을 선도하고 있다. 니오는 구독형 배터리 서비스를 채택, 배터리 값을 뺀 자동차 값만 판매해 출고가를 크게 낮추며 지난해 중국 전기차 판매 브랜드 8위에 올랐다. 중국 시장 내 인프라를 확충해나감과 동시에 노르웨이에 진출해 이미 배터리 교체소 1곳을 시범 운영 중이다.
테슬라가 가장 먼저 고려하다 포기
국내서도 국내 완성차 업계 반대로 중단됐었다
언뜻 봐선 그럴듯해 보이는 배터리 교체 방식, 하지만 조금만 더 생각해 본다면 과연 실용적일까 하는 의문을 지울 수 없다. 굳이 전기차만이 아니더라도 휴대전화에서도 일체형 배터리 모델로 세대교체가 이루어진 참이다.
휴대폰의 경우 디자인, 방수, 고용량 배터리 차용, 안정성, 제조사의 수익 등 다양한 요인으로 일체형 모델이 더 합리적이라는 시장 결과가 나온 바 있다. 자동차의 경우라고 휴대전화와 크게 다르지 않을 것이라는 점은 조금만 생각해도 알 수 있다.
교체형 배터리 방식은 이미 테슬라에서 시도를 했던 바 있다. 하지만 테슬라는 ‘배터리 교체를 위해 불필요한 공간이 많이 소요됨’, ‘교체되는 배터리를 온전히 보존하기 어려움’, ‘기술적 결함이 많아 보안해야 할 점이 상당히 많음’ 등의 이유를 들어 개발을 포기했던 일이 있다.
위 요소들 외에도 배터리 교체방식은 상당한 단점이 존재한다. 먼저 각 전기차 제조사들 별로 사용하는 배터리의 규격이 천차만별이기에 전용 브랜드 모델만 이용 가능할 것인데, 이 경우 인프라 확충에 상당히 어려움이 예상된다는 것이다. 더욱이 배터리 교체소는 일반 충전소에 비해 설치 비용이 약 10배 이상 소요된다.
그래서인지 위 소식을 접한 네티즌들도 부정적인 견해를 보이는 이들이 많았다. 네티즌들은 “테슬라가 시도해 보다 만 데는 이유가 있겠지”, “나중에 망할게 분명하다. 문제점이 더 많아 보인다”, “문제 많아서 상용화되기 힘들다던데 쟤네 뭐하냐”와 같은 반응들을 볼 수 있었다.
국내에서도 전기차 배터리 교체 사업과 관련한 논의가 이루어진 바 있었다. 이미 2010년, 정부 주도로 위 사업 도입 논의를 실시했으나 국내 완성차 업계 반대로 진행까지 이루어지지 못했다. 더욱이 충전 인프라 확충에 힘쓰는 지금, 교체형 배터리 사업은 국내에서 빛을 보기 어려울 것이라 전망된다.
배터리 교체형 전기차의 장점 중에는 전기차에서 가장 비싼 부품인 배터리를 뺀 차량 가격으로 구매가 가능하다는 점을 들 수 있지만, 추후 배터리의 발전 및 성분 변화로 배터리 자체의 가격 인하도 기대해 볼 수 있다.
최근에는 배터리를 대체할 고강도 에너지 저장 소재, ‘다기능성 탄소 나노 튜브 섬유’를 국내에서 개발하기도 했다. 이처럼 전기차 배터리 관련 산업은 다방면으로 발전이 지속될 전망인데, 교체형 배터리 차용 전기차가 모두의 예상을 깨고 높은 효율을 보여줄 수 있을 것인지는 아직 더 지켜볼 필요가 있어 보인다.
소비자 입장에서는 좋은 일이지도 모릅니다. 베터리수명이 무제한도 아닌데 베터리 비용을 떠안을 일은 없으니깐 ..
교체식으로 하였을 때 밧데리 비용아낄 수 있다고 하는데 그건 그렇게 되지 않을 가능성이 크다. 교체비용에 배터리사용료, 교체공임, 전기료가 다 포함되어 결국 1회 충전비용보다 교체비용이 어마하게 상승될 가능성도 없지 않다.
배터리 교체 방식에 관해 많은 사람들이 잘못 알고 있는 것들
1. 2013년에 테슬라가 먼저 사용해 보고 접은 기술이다? 테슬라가 교체 방식 서비스를 중단한 이유는 우선 배터리 교환소의 시설 투자비가 매우 높았고 무엇보다 서비스를 적용할 차량이 제한적이었습니다. 그리고 그 당시 전 세계 승용 전기차 보급 대수가 23만대였다고 하네요. 지금과 비교해 보면 몇 십 분의 1인 셈이죠. 또 그 당시 머스크가 시연에서 보인 90초가 아니라 7분 정도 걸렸고 교환할 때마다 80불이라는 돈을 내야 했기 때문에 소비자들로 외면을 받았던 것이죠. 아울러 미국은 한국, 중국, 유럽과는 달리 대부분의 중산층 시민들이 주택에 살고 있어 자가 충전이 가능한 상태였기에 굳이 배터리 스왑을 할 필요성을 못 느꼈을 겁니다. 실제로 머스크가 모델 S 오너 100명을 초청해 교환을 하고 싶은 사람이 있느냐고 질문을 했는데 4~5명만이 손을 들었다는 기사도 읽은 적이 있습니다.
2. 새 차를 샀는데 헌 배터리로 왜 바꿉니까? 배터리를 교환할 때마다 각 차량에 구형 배터리가 장착되는 게 아니라 리스의 개념이기 때문에 자기 소유의 배터리가 아닙니다. 따라서 일주일 타다가 다른 배터리로 바꿔도 괜찮고 충전만 하고 차를 바꿀 때까지 교체를 하지 않아도 된다는 얘기죠.
3. 배터리 교환소를 설치하는 데 비용이 천문학적으로 들고 공간도 많이 차지한다? 수소 전기차 주유소를 건설하는데 드는 비용이 50억이 드는 데 비해 NIO의 2세대 배터리 교환소 한 곳 짓는데 들어가는 비용은 1억 7천만원이라고 합니다. NIO의 1세대 배터리 교환소는 외주를 줘서 3억~4억 정도의 돈이 들었지만 특허 출허 및 배터리 교환소 건설의 노하우가 생겨서 비용이 반 이상으로 절감됐다고 합니다. 컨테이너 박스 2개 정도의 공간만 제공되면 하루에 300번 이상의 차량이 배터리 교환을 할 수 있는데 비해 충전 시설을 설치하려면 그 만한 공간에 2~3개 정도 설치할 수 있습니다. 어느 게 더 실용적일까요?
4. 배터리 규격이 각 전기차 업체마다 달라 표준화가 어렵다? 주유소가 처음 생겼을 때 주유기 사이즈가 각 주유소마다 다 달랐고 또 차마다 연료 주입기의 생김새가 달랐는데 시간이 지남에 따라 통일이 되어 현재는 모든 주유소의 주유 구멍 사이즈는 통일이 되어 있습니다. 마찬가지로 배터리 업체에서 통일된 규격의 배터리를 생산하게 될 경우 전기차 업체는 그에 따라 자동차 설계를 하지 않을 까 생각됩니다. 또는 반대로 특정 전기차 업체의 주도하에 배터리 사이즈를 통일해 배터리 전문업체에 주문을 해 다른 업체도 동참을 하지 않을까 생각됩니다.
5. 배터리를 자주 교체하면 차 내구성이 떨어진다? 현제 NIO는 배터리 교환 시스템을 활용한 지 2년이 되었는데 배터리 교환 횟수가 2억 번이 넘는데 이로 인해 소비자 불만이 들어온 건수는 없다고 합니다.
배터리 교체 방식의 장점 및 전망 소비자 입장
1. 배터리 가격을 제외해 차를 구입하기 때문에 부담이 준다. 처음 차량을 구입할 때 BaaS 계약을 통해 계약서에 제시된 신형 배터리를 장착해 소비자들이 차량을 가져갑니다.
2. 신형 배터리가 출시될 때 기존의 구형 배터리를 신형 배터리로 업그레이드 할 수 있다. 배터리 신기술로 늘어나는 주행 거리에 대한 스트레스에서 벗어날 수 있다 (본인 차는 70kw 전기차인데 2~3년 뒤에 150 kw 또는 200 kw 전기차가 나올 때). 실제로 중국의 니오란 회사는현재 70kw, 75kw, 100kw를 배터리 교환소에서 소비자 마음대로 선택할 수 있게 해 준다고 합니다. 70kw는 400km 가는 데 비해 100kw 배터리를 장착하면 620km, 그리고 150kw 배터리를 장착하면 1000km를 가게 됩니다.
3. 겨울이나 비가 오는 날 충전 시 밖에 나가서 해야 되는 작은 고충에서 벗어날 수 있다. 충전을 하려면 운전대를 놓고 밖으로 나가서 뚜껑을 열고 해야 하는 데 “2세대” 배터리 교환 시스템을 이용하면 차에서 내릴 필요가 없습니다.
4. 급속 충전을 하게 되면 배터리가 빨리 닳게 되는 데 이에 대한 걱정이 없다. 여러 기사를 찾아봤는데 “충전기 설치가 힘든 대부분의 운전자들은 완속 충전 대비 8배 이상 빠른 급속 충전을 이용해 문제를 해결해 주고 있지만, 급속충전으로 배터리에 무리가 갈 수 있다는 우려가 있다.” “급속 충전만 사용하는 것은 경우에 따라 배터리 셀 열화의 원인이 될 가능성도 있다. 그러므로 완속 충전이 가능한 환경이라면 완속 충전을 하는 것을 권장한다.” 라는 내용이 대부분입니다.
5. 장거리 운행을 자유롭게 계획할 수 있게 됩니다. 베이징에서 상하이까지 장시간의 충전 시간 고려하지 않고 여행할 수 있습니다. 달마다 내는 구독료가 있는데 여행을 갈 때 돈 좀 더 내고 용량이 큰 배터리로 교체해 갈 수 있기 때문에 시간 또는 거리에도 구애받지 않습니다.
6. 충전 시설이나 집밥을 설치할 수 없는 지역 (아파트)에 사는 사람들이 많이 이용할 수 있습니다. 충전 시설이나 배터리 교환소나 모두 장소는 필요한데 아파트 주차장에 설치할 수 없는 상황이라면 현재 주유소나 jippy lube와 같은 오일 체인지 건물 옆에 세우거나 대체하게 되게 될 겁니다. 실제로, 니오는 정유회사 Shell, 가구회사 Ikea를 비롯한 여러 업체와 협약 공동 개발 계약서 체결한 상황이라네요. 이런 상황에서 소비자들이 충전이든 교환소를 이용해야 하는 데 시간 절약상 교환이 더 효율적입니다.
7. 앱을 이용해 배터리 교환소의 상황을 체크해 배터리 교환 시간을 적절히 조절할 수 있습니다. 다른 사람이 먼저 가면 소용이 없지만 3~4대의 차량이 기다리는 곳에 가기 보다는 1~2두 대의 차량이 기다리는 곳에 가서 교환하면 그 만큼 시간이 절약할 수 있습니다. 충전소엔 이런 앱 활용이 되지 않아서 그냥 찾아가서 남이 사용하면 마냥 기다려야 하지 않나요?
8. 일반적으로 배터리 수명이 8년 정도면 끝난다고 하는데 고정식 차량의 전기차 차주는 본인 차량을 팔아야 하는데 가격을 제대로 받고 팔 수 있을까요? 이에 비에 교체가 가능한 중고 차량 소유주는 소프트웨어 업그레이드 및 배터리 업그레이드를 통해 새 차와 다를 바 없는 혜택을 누릴 수 있습니다.
자동차 업체 (NIO) 입장
1. 배터리 관리는 배터리 전문업체인 CATL을 비롯한 여러 업체가 공동 참여해 체계적으로 관리를 해 주기 때문에 기업입장에서 부담이 줄어듭니다.
2. BaaS로 차량을 구입한 소비자들은 매월 구독료를 내게 되는데 이것은 차 값에 포함이 안 되어 있기 때문에 나중에 영업 실적으로 잡히게 됩니다.
3. 전력 공급이 불안정한 일부 개발 도상국에 합리적인 방안이 될 수 있다. 전력 공급이 열악한 나라에서는 전기 공급이 원할하지 않아 교환소를 더 이용하게 될 것입니다.
4. 커뮤터와 소형 화물차 시장 뿐만 아니라 자율 주행을 궁극적 목표로 하는 로보 택시 사업에 유용하게 쓰일 것입니다.
5. 전기차 시장의 30~40%를 차지하는 중국의 여러 전기차 기업, 올턴, 지리, 베이징 자동차, 그리고 배터리 전문 업체인 CATL이 니오와 공동 협약해 참여하고 있고 중국 정부의 적극적인 지원 (가격에 상관없이 배터리 교체 차량 보조금 지급)이 있습니다.
6. 수요의 정도에 따라 배터리 교환소를 증축 또는 이전 시킬 수 있어 이윤 창출에 용이하다. 조립식 건물이기에 이동이 간편하기 때문입니다.
7. 한국이나 다른 전기차를 생산하는 나라들은 전기차 시장의 30~40%를 차지하는 중국 시장에 진출하려면 배터리 교환이 될 수 있는 차량을 만들어야 될 지도 모르겠네요. 그럼 특허 및 노하우를 배터리 교환 전문 업체에 내야 하지 않을까요?