도요타의 전고체 배터리 : 10분 완충에 500km 주행
도요타가 2021년에 전고체 배터리 기술을 공개할 계획이라고 발표했다. 사실 도요타는 원래 이 기술을 2020년 도쿄 올림픽에서 선보일 예정이었으나 코로나로 인해 올림픽이 개최되지 않아 계획을 연기했다.
도요타의 전고체 배터리는 10분 안에 완충이 가능하고 주행거리는 500km에 달한다. 500km라는 주행거리보다도 10분 완충이 더 매력적인 것 같다. 사실 주행거리라고 하면 현대의 코나도 뒤지지 않는다!
조금 딴 길로 새는 것 같지만 현대 코나 주행거리에 대해 이야기해보자면,
코나 일렉트릭이 독일에서 실시된 시험 주행에서 1회 충전으로 1000km 넘게 달렸다!!! 물론 주행 거리를 극대화하기 위해 에어컨도 켜지 않고 인포테인먼트 시스템도 끈 채로 달렸다. 그럼에도 불구하고 '1회 충전, 1000km 주행'은 놀라운 수치라고 생각한다.
그리고 샌 김에 ‘10분 완충‘에 대한 이야기를 좀 더 해보자면,
얼마 전에 미국 배터리 스타트업인 퀀텀스케이프가 자사의 전고체 배터리가 15분 안에 80%를 충전할 수 있다고 발표한 바 있다. 1회 충전시 주행거리는 483km 수준. 퀀텀스케이프의 발표와 비교해도 도요타의 ‘10분 완충’은 굉장한 수준이라고 할 수 있다. (참고로 퀀텀스케이프는 스탠포드 연구진이 설립하여 현재 폭스바겐의 투자를 받고 있다.)
다시 도요타의 전고체 배터리 이야기로 돌아와서, 왜 배터리 업계가 전고체 배터리에 주목하는지 알 필요가 있다.
현재 전기차에 탑재되고 있는 배터리는 대부분 리튬이온 배터리다. 리튬이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 이루어져 있다. 양극과 음극 사이에 있는 전해질이 액체이기 때문에 과도한 열이나 충격, 압력을 받으면 폭발할 수 있다. 하지만 전고체 배터리는 액체 전해질이 아닌 고체 전해질을 사용함으로써 안정성을 높일 수 있다. 액체보다 고체의 부피가 작기 때문에 배터리 부피를 줄여 같은 공간에 더 많은 배터리를 탑재하는 것도 가능하며 주행거리 또한 리튬이온 배터리보다 더 길다. 그래서 업계에서는 전고체 배터리를 리튬이온 배터리 이후에 상용화 될 차세대 배터리로 보고 있다. 한국에서는 아마 삼성 SDI가 가장 앞서 있을 것이다.
사실 도요타는 전기차에 그닥 관심이 없어 보이기도 했다. Global OEM들이 앞다투어 조금 부족하더라도 EV 모델을 공격적으로 출시하고 있는 것과는 대조적으로 도요타는 하이브리드차와 수소전기차 판매에 집중하는 것처럼 보였다. 그러나 이번 전고체 배터리 발표로 도요타 또한 전기차에 매우 큰 관심을 갖고 있다는 것을 알 수 있다.
사실 도요타는 2017년에 전고체 배터리 계발 계획을 발표한 바가 있을 정도로 일찍이 전고체 배터리 기술 개발을 시작했다. 도요타는 1000개가 넘는 전고체 배터리 관련 특허를 갖고 있다. 지금 당장 EV 시장에서의 점유율이 낮더라도 전고체 배터리를 탑재한 전기차를 양산함으로써 EV 시장 점유율을 한 번에 뺏어올 수 있다고 판단한 것 같다.
아직까지는 도요타가 개발한 전고체 배터리는 양산 수준에 있는 것은 아니다. 아직 안전성 및 사용 수명 측면에서 양산을 위한 표준에는 미달이다. 도요타의 목표는 2025년에 전고체 배터리를 양산해 차량에 탑재하는 것이라고 한다. ‘양산’이라고 하면 기술적인 문제도 해결되어야 하지만 실제로 전고체 배터리 차가 시장에서 팔릴려면 ‘가격’ 또한 매우 중요한 요소이다. 2025년까지 도요타가 얼마나 전고체 배터리 제조원가를 낮출 수 있을지 궁금하다.
