“나오면 전기차 싹쓸이”토요타, 10분 충전에 1200km 신차 예고

① 토요타, ‘전고체 배터리’ 탑재 예고

최근 토요타는 현재 폭넓게 사용중인 삼원계 리튬이온 배터리를 대체할 전고체 배터리를 이르면 2027년부터 전기차에 적용하겠다는 목표를 제시했다. 사실 토요타는 전고체 배터리를 적용할 첫 모델로 하이브리드 차종을 지목했다. 하이브리드차에 들어가는 배터리는 전기차 대비 저용량이다. 하지만 동일 부피의 삼원계 리튬이온 배터리보다 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 

계획이 순조롭게 진행 된다면, 토요타는 앞으로 4년 후 완충에 10분, 주행거리 1200km인 전기차를 선보이게된다. 전기차 산업의 특이점이 시작되는 역사적인 사건으로 기록될 것이다.

② 게임체인저 전고체 배터리

정부, 연구기관, 제조사 모두 전고체 배터리에 목숨을 걸고 있다. 약간 과장해서 양산 수준까지 먼저 도달한 제조사가 미래 자동차 시장을 지배할 수 있기 때문이다. 심지어 전기를 동력으로 움직이는 거의 모든 것에 대한 주도권을 쥐게 된다. 가장 큰 이유는 전고체 배터리 고유의 안정성과 높은 에너지 밀도 덕분이다. 

전고체 배터리는 전해질이 불연성 고체인 배터리다. 심지어 양극과 음극을 사이의 이온 통로 역할을 하는 분리막도 필요 없다. 현재 액체 상태인 전해액보다 훨씬 안전하다. 즉, 화재 위험이 거의 없는데, 덕분에 화재 및 기타 안전을 이유로 적용한 온갖 안전 장치를 생략할 수 있다. 이로 인해 배터리 팩 당 부피가 감소하며, 그만큼 추가 배터리 적재 공간을 확보할 수 있다. 심지어 0도 이하 저온이나 60~100도 이상의 고온에서 오히려 전기 전도 성능이 증가한다.

그렇다면 현재 리튬이온 배터리에서 전고체로 바꾸면 얼마나 좋아질까? 사실 배터리 제조사마다 배터리 성능이 달라 콕 집어 이야기할 순 없다. 하지만 평균을 이야기하면, 초창기 리튬이온 배터리의 에너지 밀도는 1kg 당 80~100Wh 수준이었다. 요즘은 크게 증가해 1kg 당 250~300Wh로 3배 가량 증가 했다. 전고체 배터리를 탑재하면 이보다 최소 2배 이상의 에너지 밀도를 구현할 수 있다.

하지만 양산이 어렵고, 수명이 짧아 갈 길이 멀다. 업계에선 최소 2035년 이후에나 완성도 높은 전고체 배터리를 볼 수 있을 것으로 내다보고 있다. 이런 와중에 토요타가 2027년부터 전고체 배터리 적용을 선언해 적잖은 파장이 일고 있다.

③ 문제는 생산 기술과 단가

전기차의 성능은 배터리에 크게 좌우된다. 현재 충전 시간이나 1회 충전으로 달릴 수 있는 거리를 기준으로 볼 때, 전기차는 휘발유차나 하이브리드차에 비해 불리하다. 가솔린 내연기관차는 중형 세단 기준, 700km 정도는 주행할 수 있다. 하이브리드 파생 모델은 1000km 내외로 주행 가능하다. 한편 동급 사이즈의 전기차는 400~500km 수준이다. 그나마 셀-투-팩 기술과 4680 원통형 배터리의 등장으로 에너지 밀도를 높여 요새는 600km 이상 주행하는 전기차가 등장했다. 

전고체 배터리가 적용되면 1000km 이상 주행가능한 전기차가 우후죽순 등장할 것으로 보인다. 하지만 앞서 언급한 한계를 우선 해결해야 한다. 일본 과학기술진흥기구 추산에 따르면 전고체 배터리 제조 비용은 리튬이온 배터리 대비 최소 4배에서 최대 25배까지 비싸다. 현대차에서 판매중인 주력 전기차의 배터리 팩 비용이 대략 2천 초반인 점을 고려하면, 전고체 배터리로 전환했을 때 8천에서 6억 사이라는 계산이 나온다.

④ 토요타의 전기차 플랜은?

토요타는 2026년까지 전기차에 대해 연간 판매량 150만대, 2030년까지 350만대를 목표로 하고 있다. 또한, 수소전기차의 경우 트럭 등 상용차를 중심으로 사업화에 나선다는 계획이다. 산업기술종합연구소의 고바야시 히로노리 총괄연구주임에 따르면, “실용화 초기에는 고급차 등 일부 차종에 한정된 형태로 전고체 배터리가 탑재될 가능성이 높다”고 언급했다. 그만큼 상용화가 어렵다는 의미다. 이런 이유로 토요타가 전고체 배터리를 발빠르게 적용해도 사실상 ‘최초’ 타이틀만 가져가는 모양새가 될 것이라는 의견이 지배적이다. 과연 2027년에 도달했을 때 토요타가 계획대로 전고체 배터리 선두가 될 지, 아니면 다른 제조사에 선두를 빼앗길 지 좀 더 지켜볼 필요가 있겠다.