테슬라의 “배터리의 날(Battery Day)”
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최근 엘론 머스크는 몇 주 동안 배터리에 대한 가능성을 열심히 광고했고, 화요일(9/22) 열린 테슬라의 “배터리의 날” 행사는 테슬라의 주가를 더욱 뜨겁게 달구는 역할을 할 수 있을지도 모른다. 이달 초, 머스크는 신나는 일들이 많이 생길것 이라고 말했는데, 주로 테슬라의 전기 자동차를 더욱 발전시키는데 필요한 기술적인 역량을 두고 한 말인것 같다.
8월달에 머스크는 3, 4년 안에 훨씬 더 효율적인 배터리가 보급될 것이라고 말했다. 일부 배터리는 기존의 배터리 보다 두 배 정도 더 많은 파워를 공급할 수 있다고 그는 말했다. 머스크의 이 같은 발언은 테슬라의 전기차 효용성은 크게 늘고 비용은 크게 줄어들어 전체적인 테슬라의 매출 증대로 이루어 질수 있을 것이란 기대감을 가질 수 있다는 것으로 보인다.
전기 자동차의 구매는 비슷한 석유 연료를 사용하는 차량보다 비용면에서 50%나 더 많은 돈을 주고 사야하는 단점이 있어 구매력이 많이 억제되어 온 측면이 없지않아 있었다. 머스크는 이전에 2017년 말까지 테슬라 자동차가 스스로 운전하는 자율차가 나올 것이며, 2020년에는 테슬라 자율로봇 택시가 가동되고, 2018년에는 우주관광객이 달 주위를 돌 것이라는 야심찬 포부를 밝힌 바 있다.
2020년이 끝날려면 아직 3개월이 남아 있긴 하지만, 테슬라는 로봇택시는 고사하고 자율형 자동차 출시도 못하고 있다. 테슬라는 선전이나 눈에 보이는 화려한 라이브 이벤트로는 유명하지만, 그 이벤트와 관계된 실제적인 계획과 실행은 동 떨어진 경우가 많았다. 테슬라는 2013년 테슬라 충전소에서 배터리를 교환하는 계획을 설명하면서 차에 가스를 채우는 것보다 훨씬 더 빠를 것이라고 말했지만, 이 기술을 홍보한 지 2년 후인 2015년 고객들이 이것에 별 관심이 없다는 것을 깨달았다.
솔리드 스테이트 기술
그러나 이번에 머스크가 배터리 분야의 획기적인 발전을 언급한 것은 “배터리의 성배”인 솔리드 스테이트 기술(solid-state technology)전환을 시사한다고 배터리 전문가인 미시간 대학의 리처드 레인(Richard M. Laine) 교수는 말했다. 솔리드 스테이트 배터리에서는, 전통적으로 액체였던 배터리의 부분이 고체 재료로 대체된다. 솔리드 스테이트 배터리 기술은 몇 가지 장점을 가져다 줄 것으로 전문가들은 말한다.
셀폰과 노트북에서부터 전기자동차에 이르기까지 오늘날 모든 것에 사용되는 리튬이온 배터리는 적당한 조건에서는 가연성(highly flammable)이 매우 높다. 솔리드 스테이트 배터리의 디자인과 재료는 이러한 가연성으로 인한 화재의 위험을 크게 줄일 수 있다.
솔리드 스테이트 배터리는 더 높은 에너지 밀도를 가질 수 있고 배터리가 그렇게 클 필요가 없기 때문에, 전기 자동차의 효율성은 높이고 비용을 줄이는데에 도움이 될 수 있다. 소형차에는 더 많은 배터리가 장착될 수 있기 때문에 차량의 이동 주행범위도 개선될 수 있다.
솔리드 스테이트 배터리의 한계
그러나, 리튬이온(lithium-ion) 배터리 개발로 2019년 노벨상을 수상한 스탠리 위팅햄(M. Stanley Whittingham)은 솔리드 스테이트 배터리가 기존 배터리보다 제조 비용이 훨씬 더 많이 들 수 있다고 경고한다. 그는 또한 솔리드 스테이트 배터리는 해당 물체에 필요한 전력 공급 기능을 가지고 있지 않을 수도 있다고 말했다. 그는 솔리드 스테이트 배터리가 휴대폰이나 스마트워치 같은 작은 기기에 먼저 장착되고, 그 다음 더 큰 물체에 장착되면서 발전할 것을 기대하고 있다.
그 이유로 작은 배터리가 장착되는 소형 기기의 가격 인상은 소비자들이 감수하는 반면에, 대형 배터리가 장착되는 큰 물체같은 경우에는 배터리로 인한 해당 물체의 가격은 많은 차이가 날 수 있기 때문이라고 했다. 배터리를 연구하는 MIT의 양샤오혼(Yang Shao-Horn) 교수는 스테이트 배터리의 또 다른 문제로 배터리의 “수명”을 지적하고 있다. 예를 들어, 만약 500마일의 주행 사거리를 가진 전기 자동차의 배터리가 몇 달 안에 대부분의 용량을 잃는다면, 그렇게 훌륭하다고 볼 수 없다는 것이다.
솔리드 스테이트 배터리 낙관론자들
어떤 사람들은 솔리드 스테이트 배터리에 대해 더 낙관적이다. 콜로라도에 본사를 둔 스타트업 업체인 솔리드파워(Solid Power)는 이미 자동차 공급업체들과 함께 킬로그램당 300와트 시간(Watt-hours per kilogram) 배터리들을 테스트하고 있다고 밝혔다. 더그 캠벨(Doug Campbell) 최고경영자(CEO)는 앞으로 몇 년 안에 400마일의 벤치마크를 달성할 수 있을 것으로 기대한다고 말했다.
앰프리우스(Amprius) 배터리 스타트업 회사를 설립한 스탠퍼드대의 이큐이(Yi Cui) 교수는 머스크의 예측에 동의하고 있다. 이큐이는 암프리우스가 이미 킬로그램당 400와트 시간의 배터리를 테스트하고 있다고 말했다. 그는 “배터리안에 실리콘이라는 재료를 사용하는 것과 같은 혁신이 주요한 돌파구로 이어질 수 있다”고 말했다. 그러면서 그는 실리콘을 “하나님께서 우리에게 보내주신 선물이고, 이물질은 너무나 강력하다”고 말했다.
