전기차 기술 어디까지 왔나] 韓 기술 경쟁력, 美의 40% 수준

[바보목사서정웅]

전기차 기술 어디까지 왔나] 韓 기술 경쟁력, 美의 40% 수준 

배터리 기술은 선두권 … 보조금 지급, 인프라 구축은 뒷걸음 

▎일론 머스크 테슬라 CEO가 4월 1일 미국 로스앤젤레스에서 보급형 전기차 ‘모델3’를 공개했다.

summary | 전기차 보조금 지원 대상을 8000대로 늘렸지만 대당 보조금을 지난해 1500만원에서 1200만원으로 줄였다. 무료였던 충전 요금을 유료로 바꿨다. 공공 급속 충전기는 올해 늘려도 487개에 불과하다. 세계적으로 전기차 전쟁이 벌어지고 있는 가운데 한국의 현실은 열악하다. 그나마 전기차의 핵심인 배터리 기술이 선두권인 게 위안거리다.

아직은 생소한 ‘전기차(EV)’다. 더구나 차를 한 대도 생산하지 않았는데 사전 주문만 32만 대를 넘어섰다. 그나마 2017년 말부터 인도 예정이다. 전시장은 물론 전용 급속 충전소나 애프터서비스(AS)센터가 없는 한국에서조차 사전 계약 바람이 불었다. 이찬진(52) 전 드림위즈 대표, 구태언(47) 변호사 같은 ‘얼리 어답터’도 앞다퉈 온라인 예약에 참여했다. ‘사전 계약자 동호회’까지 생겨날 정도다. 최근 자동차 매니어를 설레게 한 ‘테슬라’ 얘기다.

‘테슬라 신드롬’이 글로벌 자동차 시장을 강타했다. 무기는 준중형 전기차 ‘모델3’다. 49개국 전시장마다 사전 예약을 기다리는 줄이 길게 늘어섰다. 3월 31일(현지시간) 직접 신차를 공개한 일론 머스크(45) 테슬라 최고경영자(CEO)는 4월 3일 자신의 트위터를 통해 “모델3의 사전 계약 대수가 27만6000대를 기록했다(4월 8일 현재 32만 5000대)”고 밝혔다. 2010년 처음 출시한 베스트셀러 전기차인 닛산 ‘리프’ 누적 판매량(20만2000대)을 훌쩍 넘어섰다. 확보한 예약금만 3000억원에 달한다. 법조계 정보기술(IT) 전문가로 꼽히는 구태언 변호사는 “테슬라 전기차는 바퀴 달린 컴퓨터로 가성비(가격 대비 성능)도 뛰어나다”며 “자동차산업의 혁신 아이콘인 만큼 아이폰을 처음 샀을 때처럼 가장 먼저 타보고 싶었다”고 말했다.

아이폰 데자뷔 ‘테슬라 신드롬’

▎GM 쉐보레 전기차 볼트.

모델3가 화제를 모은 데는 이유가 있다. 7000만~8000만원대 고급 전기차를 만들어온 테슬라가 처음 선보인 보급형 전기차이기 때문이다. 메르세데스-벤츠, BMW, 아우디가 폴크스바겐 제타, 도요타 코롤라, 현대차 아반떼 같은 대중차를 선보인 셈이다. 모델3는 ▶정지 상태에서 시속 100㎞에 이르는 데 6초에 불과한 스포츠카 못지않은 주행 성능 ▶테슬라 특유의 파격적인 디자인 ▶압도적인 1회 완충시 최대 주행거리(346㎞) ▶저렴한 가격(4020만원, 정부 보조금 받을 경우 2000만원대) 등 눈길을 끌 요소를 두루 갖췄다. 그러면서도 가격은 국산 전기차인 현대차 ‘아이오닉 일렉트릭’(4000만원), 르노삼성차 ‘SM3 ZE’(4190만원)와 엇비슷하다.

테슬라는 한국 시장 공략을 위해 ‘수퍼 차저(super charger)’로 불리는 전용 무료 급속 충전기를 깔고 배터리 교체 서비스도 도입할 계획이다. 하지만 쉽지 않은 문제다. 내연 기관차가 엔진 배기량을 늘려 출력을 키운다면, 전기차는 배터리 용량을 키워 주행 가능거리를 늘린다. 모델3는 소형 리튬이온 전지 약 7000개를 이어 붙였다. 덕분에 1회 완충시 최대 주행거리를 기존 전기차의 두 배 수준인 346㎞로 늘렸다. 대신 충전 시간도 기존보다 오래 걸린다. 테슬라는 구매자에게 집에서 쓸 수 있는 완속 충전기를 무상 지원한다. 하지만 100% 충전하려면 9시간이 걸린다.

테슬라가 무료 제공하는 어댑터를 연결하면 현재 전국에 깔린 급속 충전기도 이용할 수 있다. 하지만 모델3를 완충하는데 2시간 가까이 걸릴 것으로 예상된다. 테슬라 수퍼 차저를 활용하면 완충 시간을 75분까지 줄일 수 있다(모델S 기준). 테슬라는 미국 내에서 409곳에 수퍼 차저 2247개를 운영 중이다. 중국·일본에서도 수퍼 차저를 운영하지만 한국은 전무하다. 그래서 테슬라가 수퍼 차저를 얼마나 많이 확충하느냐가 국내 성공의 관건이란 분석이 나온다.

그럼에도 테슬라의 실험은 의미가 있다. 애플이 아이폰을 무기로 당시 대세였던 피처폰 업계를 강타한 2007년의 ‘데자뷔(재현)’란 분석이 나온다. 아이폰 출시 당시 노키아·소니는 물론 삼성·LG·팬택 같은 전통의 휴대전화 제조 업체는 피처폰 성공 신화에 매달리다 스마트폰 경쟁에서 뒤처졌다. 국내 자동차 업계가 ‘테슬라 신드롬’을 아이폰 출시 때와 같은 충격으로 받아들이지 않는다면 전기차 경쟁에서 밀릴 수 있다는 지적이 나오는 이유다.

현재 판매 중인 전기차는 모델3에 비해 1회 완충시 최대 주행 거리가 크게 떨어진다. BMW ‘i3’(5710만원)나 닛산 ‘리프’(3330만원)는 물론 6월 출시 예정인 현대차 ‘아이오닉 일렉트릭’의 최대 주행거리가 130~180㎞다. 그나마 연말 출시 예정인 제너럴 모터스(GM) ‘볼트’ 최대 주행거리가 321㎞로 긴 편이다.

유럽에선 급속 충전 인프라 구축 활발

▎현대차 순수전기차 ‘아이오닉 일렉트릭’.

전기차 성능보다 더 중요한 건 인프라 구축이다. 일단 인프라가 깔려야 자동차 업체가 달려들고, 많이 팔린다. 규모의 경제 효과다. 가장 적극적으로 인프라 구축에 나선 국가는 미국이다. 미국 정부는 2011년 생산, 인프라 구축, 구매 등 여러 방면의 전기차 지원책을 발표했다. 테네시·델라웨어·캘리포니아주 등에선 전기차 공장 설립과 배터리·모터 등 30개 핵심 부품 제작을 지원한다. 인프라 확대를 위해 8억 달러(약 9400억원)의 재원을 확보했다. 전기차 구매시 정부가 2500~7500달러(약 290만~870만원)의 세금 감면 혜택을 제공한다. 40여 개 주에서 추가 보조금을 준다. 버락 오바마 대통령은 지난해 3월 공공기관에서 구매하는 관용차의 50%를 전기차로 구매하도록 의무화하는 행정명령에 서명했다.

독일 정부는 급속 충전 인프라를 현재 100여 개에서 2020년 7000개로 늘린다는 계획을 세웠다. 최근에는 전기차 보조금을 도입하는 방안도 검토 중이다. 업체 움직임도 빨라졌다. BMW는 순수 전기차 i3를 지난해 미국 시장에서만 1만 대 넘게 판매했다. 최고급 차종인 7 시리즈와 하위 브랜드인 ‘미니’ 전기차도 출시할 예정이다. 벤츠도 내년 신형 전기차 출시 계획을 내놨다. 디터 제체 벤츠 회장은 3월 제네바 모터쇼에서 “독일 카멘츠에 5억4300만 달러(약 6500억원)를 들여 전기차 배터리 공장을 지을 것”이라며 “2018년까지 전기차 라인업을 4개로 늘리겠다”고 말했다.

전기차 보급대수가 미국·일본·중국에 이어 4번째인 ‘전기차 천국’ 네덜란드는 2011년 1826개였던 급속 충전소를 지난해 1만2114개로 늘렸다. 유럽연합(EU) 차원에선 전기차 충전 플러그 규격을 통합하고, 올해 스웨덴~덴마크~네덜란드~독일을 잇는 주요 고속도로를 따라 충전시설 155개를 신설할 계획이다.

‘물량 공세’로 글로벌 전기차 판매 1위를 달리는 중국의 기세도 무섭다. 전기차 업체 비야디(BYD)는 지난해 테슬라·닛산을 제치고 글로벌 전기차 판매 1위에 올랐다. 고속성장의 배경엔 중국 정부의 전폭적인 지원이 있다. 중국 정부는 심각한 대기오염 문제를 해결하고 자동차 산업에서 주도권을 쥐기 위해 2020년까지 전기차 500만대를 보급하겠다는 목표를 세우고 전기차 업체를 지원하고 나섰다. 비야디는 덕분에 핵심 부품인 배터리와 모터, 전기 제어기술을 자체 개발하는 데 성공했다.

인프라 확충에도 적극적이다. 2014년 기준 중국 내 전기차 충전소는 780곳으로 충전기를 3만1000개 설치했다. 정부는 이를 대폭 늘릴 계획이다. 2020년까지 신규 건설하는 아파트 주차장마다 충전기를 설치할 공간을 확보하도록 했다. 전기차 구매자에 대한 취득세 감면, 차량 가격의 최대 40%에 달하는 보조금 제공은 물론이다.

전통의 자동차 강국인 일본도 적극적이다. 일본 정부는 지난해 초 전기차 보급 확대를 위한 보조금 지원 촉진책을 발표했다. 여기엔 충전기 설치에 300억엔(약 3000억원)을 투입해 충전기를 현재보다 2배 이상 늘리겠다는 계획이 포함됐다. 일본은 2014년 12월 말까지 완속 충전기 1만1000대, 급속 충전기 3000여대를 설치한 것으로 집계됐다. 이를 바탕으로 전기차와 플러그인하이브리드차(PHEV) 비중을 2030년 20~30%로 확대할 계획이다. 도요타는 완충시 1000㎞까지 달릴 수 있는 전기차를 개발 중이다. 도요타를 비롯해 혼다·미쓰비시·닛산 등 4개 완성차 업체는 충전 인프라 구축에 협력하고 있다.

한국은 어떨까. 환경부는 전기차 활용을 늘리기 위해 공공 급속 충전기를 지난해 337개에서 올해 487개, 2020년 1400개로 확대할 계획이다. 하지만 전국적으로 전기차가 5000여대 넘게 보급된 점을 감안하면 턱없이 부족하다. 이마저도 서울(42곳)·경기(57곳) 등 수도권과 제주(49곳)에 집중됐다.

도요타, 완충시 1000㎞ 달리는 차 개발 중

선진국에 뒤지지 않았던 전기차 보조금도 뒷걸음치고 있다. 정부는 전기차 보조금 지원 규모를 8000대로 늘렸지만 대당 정부 보조금을 지난해 1500만원에서 1200만원으로 줄였다. 더구나 지자체 보조금이 지역별로 최대 800만원까지 벌어진다. 전기차 보급 지자체 중 보조금을 가장 많이 주는 곳은 전남 순천이다. 800만원(공모대수 92대)을 준다. 정부 보조금 1200만원을 합치면 2000만원까지 받을 수 있다. 올해 가장 많은 전기차를 보급할 계획인 제주(3963대)는 700만원까지 보조해준다. 이와 달리 경남(220대)·광주(50대)·대전(50대)은 대당 300만원씩 보조해 준다. 충북 청주(7대)·진천(1대), 충남 아산(10대), 전남 광양(4대)은 아예 보조금을 주지 않는다.

그동안 무료였던 충전 요금을 부과하는 것도 전기차 확산에 걸림돌이 될 전망이다. 정부는 4월 11일부터 급속 충전시 1kWh(킬로와트시, 1kW를 1시간 사용할 때 전력량)당 313.1원의 충전 요금을 부과했다. 연간 주행거리를 1만3378km로 가정할 경우 월평균 연료비는 휘발유 13만2000원, 경유 9만4000원, 급속 충전비 5만8000원, 완속 충전비 3만원이 든다. 기존 주유비보다 저렴하지만 글로벌 추세와는 맞지 않다. 미국의 경우 전기차 충전 요금이 kWh당 평균 12센트(약 138원)다.

국토교통과학기술진흥원에 따르면 한국의 전기차를 포함한 친환경차 기술 경쟁력은 1위인 미국의 40% 수준이다. 최대 주행거리가 해외 브랜드에 뒤지는 건 물론이고 차종도 아이오닉·쏘울·레이·SM3·스파크 같은 준중형차·소형차에 한정돼 있다. 테슬라·닛산은 시장 선점을 위해 자체 급속 충전시설을 마련해 무료 충전을 지원한다. 한국 업체는 아직 구체적인 계획이 없다.

전기차는 내연기관(엔진)이 아닌 배터리 싸움이란 점에서 기존 자동차 업체들에 쉽지 않은 전쟁이 될 거란 전망이 나온다. 현대·기아차도 삼성SDI·LG화학·SK이노베이션 같은 배터리 업체와 손잡지 않고선 배터리를 자체 개발하기 어려운 상황이다. 테슬라는 파나소닉과 손잡고 5조원을 투자해 미국에 세계 최대 규모 전기차 배터리 공장을 건설 중이다. 김필수 대림대 자동차학과 교수는 “전기차 연구·개발(R&D) 투자를 늘리고 배터리 업체와 협력을 강화해야 한다”며 “경우에 따라선 원천기술업체 인수·합병(M&A)도 고려해야 한다”고 말했다.

- 김기환 기자 khkim@joongang.co.kr

[박스기사] 테슬라가 한국 배터리 쓰지 않는 이유는 - 파나소닉용 기존 라인업 당장 바꾸기 어려워

테슬라는 왜 세계 1위의 경쟁력을 갖춘 한국 배터리 3사(LG화학·삼성SDI·SK이노베이션)를 외면하고 있을까. 일본 시장조사업체인 B3의 추정치에 따르면 지난해 세계 시장점유율 1위는 1539MWh의 전기차용 배터리를 생산한 일본의 AESC(점유율 23.5%)다. 한국의 LG화학(1118MWh, 점유율 16.6%)과 중국의 BYD(1021MWh, 점유율 15.1%)가 그 뒤를 이었다. 테슬라의 협력 업체인 일본의 파나소닉(924MWh, 점유율 13.7%)이 4위, 삼성SDI(846MWh, 12.5%)가 5위다. 하지만 아직 생산량 순위는 큰 의미가 없다는 게 일반적인 평이다. 전기차 시장 자체가 아직 초기 단계에 머물고 있어서다.

중요한 건 기술력이다. 매년 전기차 배터리 업체들의 경쟁력 순위를 분석해 발표하는 네비건트 리서치에 따르면 LG화학은 지난해 100점 만점에 93.6점으로 세계 1위의 경쟁력을 갖췄다는 평가를 받았다. 2위는 파나소닉(90.2점), 3위는 삼성SDI(87.5점)였다. 사실 국내 업체들은 확장성에서 좋은 평가를 받고 있다. 지난해 생산량 1위인 AESC는 닛산과 일본 NEC의 합작회사로 르노-닛산 얼라이언스 외에 추가로 고객 확보가 어렵다. 중국의 BYD는 전기차용 배터리 관련 기술 중 한 수 아래로 여겨지는 ‘리튬인산철’ 기반 제품이 주력이라 내수용 업체로 여겨진다. LG화학이나 삼성SDI, SK이노베이션 등 국내 배터리 3사가 꾸준히 글로벌 자동차 업체의 수주를 이어가는 이유가 여기에 있다.

테슬라가 파나소닉을 선택한 건 제품 포트폴리오와 두 회사 간의 밀접한 관계에 힘입은 바가 크다. 테슬라는 2003년 설립 초기부터 파나소닉의 제품을 사용해왔다. 첫 양산차인 로드스터(2008년 출시)는 물론, 고급 세단인 ‘모델S’에도 파나소닉의 전지가 들어갔다. 제품 사양도 조금 차이가 있다. 테슬라의 모델3가 사용키로 한 배터리는 약 7000개가량의 전지를 연결해 사용되는 원통형 배터리다. LG화학과 SK이노베이션 등은 파우치형의 배터리를 주로 생산한다. 원통형 배터리는 생산 원가가 저렴하지만, 경량화가 어렵고, 내구성이나 안정성 등이 상대적으로 약한 것으로 알려져 있다. 파우치형(폴리머)은 알루미늄 파우치에 전지 소재를 주입해 에너지 밀도가 높고 차량 디자인에 유리해 자동차 회사들이 선호한다. 현대·기아차 관계자는 “테슬라의 기존 라인업이 원통형에 맞춰져 있어 당장 파우치형을 쓰고 싶어도 설계 변경 등 만만치 않은 과정을 거쳐야 할 것“이라고 지적했다.

테슬라가 계획대로 순조롭게 ‘모델 3’를 생산해낼 수 있을지에 대해서도 회의적인 시선이 있다. 우선 배터리의 핵심인 리튬의 수급 여부가 안정적이지 않다. 지난해 5만580대를 판매해 당초 목표치(5만 5000대)가 아닌 수정 목표치(5만~5만2000대 판매)를 턱걸이로 채웠던 테슬라가 27만대가 넘는 선주문 물량을 얼마만큼 효과적으로 생산해 낼 수 있을지도 의문이다.

파나소닉으로선 테슬라의 물량 공세가 부담스럽지만 테슬라와 잡은 손을 놓을 수도 없다. 원통형 배터리를 선택한 글로벌 자동차 업체는 사실상 테슬라가 유일해서다. 테슬라의 실패는 파나소닉의 실패와 직결된다. 현재 파나소닉과 테슬라는 총 5조원가량을 투입해 2017년까지 미국 네바다주에 연 50만대의 전기차에 배터리를 공급할 수 있는 ‘기가 팩토리’를 짓고 있다. 총 8단계의 공사 중 현재 1단계 공사가 진행되고 있다. 이 중 약 2조원가량을 파나소닉이 부담하는 것으로 돼 있다.

LG화학을 비롯한 한국 배터리 3사는 ‘언젠간 기회가 열릴 것’이라며 파나소닉의 독점 공급자 위상이 깨지길 노리고 있다. 익명을 요구한 업계 관계자는 “파나소닉 외 다른 벤더(공급처) 없이 간다는 건 테슬라로서도 불안한 상황일 것”이라며 “애플이 삼성은 물론 다른 업체로부터 부품을 공급받은 걸 보라”고 말했다. LG화학은 테슬라 초기 전기차 모델인 ‘로드스터’의 밸류팩(배터리 포장 패키지의 성능을 높인 제품)을 납품한 이후, S모델에도 탑재하도록 꾸준히 타진하고 있다. 삼성SDI도 “모든 가능성을 열어놓고 테슬라와 꾸준히 접촉 중”이라고 밝혔다. SK이노베이션은 ‘현재보다는 미래 기술과 제품’에 방점을 두고 테슬라의 배터리 관련 엔지니어들과 자사 연구소에서 주기적인 미팅을 열고 있다.