되었는가? 스마트폰부터 전기 자동차까지 1부는 어떻게 배터리 가격이 내려갈 것인가.
2010년 전기자동차에 34마일가량 동력을 공급할 수 있는 용량 1kWh의 리튬이온 배터리팩 가격은 1,000달러가 넘었다. 블룸버그 NEF가 집계한 자료에 따르면 2019년 기준 가격은 156달러로 떨어졌다.
전문가들은 앞으로 10년은 그리 빠른 속도가 아니더라도 2020년대 중반이면 리튬이온 배터리 용량 1kWh당 평균 비용이 100달러 미만으로 떨어질 것으로 전망한다.
더 성능이 좋고 가격도 더 싼 배터리가 시장을 확대하고, 이어 투자가 이어져 비용과 성능을 더 향상시키는 선순환의 결과물이다. 세계 경제를 석탄 휘발유 같은 탄소집약적 에너지원에서 전환시키는 데 값싼 배터리가 필수적이라는 점에서 지금의 추세는 매우 중요하다.
이처럼 내연기관에서 구동되는 자동차를 대체할 가장 유망한 기술로 배터리와 전기 모터가 떠오르고 있다. 역사적으로 비싼 배터리 가격이 전기차를 기존 차보다 훨씬 비싸게 만들었다.
하지만 일단 배터리 팩이 충분히 싸지면(고급자동차가 아니면 kWh당 100달러 안팎으로 추산) 실제로 전기차가 동급 가솔린차보다 훨씬 싸질 것이다. 전기자동차 충전비용이 저렴하다는 점을 고려하면 비용 우위성은 더욱 높아지고 배터리 가격 하락으로 전기자동차 채용을 앞당길 것으로 예상된다.
배터리는 탈탄소 발전을 위한 핵심 기술이다. 우리는 지난 10년간 태양광과 풍력에너지의 강력한 성장을 경험했다. 하지만 이런 무탄소에너지도 큰 단점을 갖고 있다. 즉, 이 에너지는 일부 시간에만 전력을 생산하지만 소비자들은 하루 종일 전기를 쓰고 싶어 한다는 점이다.
더욱이 배터리가 명확한 해법이다. 하지만 여기에서도 그동안 높은 가격이 걸림돌로 작용해 왔다. 낮 시간 태양 에너지를 24시간 균등하게 분배하기 위해 배터리를 사용하지만 현재 가격은 여전히 비싸다.
오히려 오늘날 대부분의 유틸리티 규모의 배터리 설치는 단기 수급 변동을 막는 데 사용되고 있다. 저장시설이 부족해 상당한 태양광이나 풍력에너지가 전력망으로 연결되지 않고 있다.
따라서 앞으로 10년간 배터리 가격이 계속 떨어지면 전 세계가 탈탄소화를 시도하는 데 큰 도움이 될 것이다.
배터리는 최근 10년 사이에 벌써 6배나 저렴해졌고 그 속도는 조금 떨어질 수 있지만 앞으로도 계속될 것으로 보인다. 그렇다면 우리는 어떻게 여기까지 왔을까. 수요의 증가로부터 스마트 그리드 솔루션에 이르기까지, 다양한 요인이 작용했다.
그리고 가장 주목할 만한 것은 테슬라가 이 과정에서 중요한 역할을 해 왔다는 점이다. 테슬라는 확실히 장거리 배터리 전기 자동차의 개념을 대중화하는 데 한몫 했고 자동차 회사와 마찬가지로 배터리 회사이기도 했다. 테슬라는 다른 대기업보다 배터리 시장의 잠재적 규모를 먼저 인식하고, 향후 10년 만에 더 커질 그리드 스토리지 시장의 선두주자가 됐다.
저렴하고 강력한 배터리가 전기자동차를 가능하게 했다.
블룸버그 NEF의 배터리 조사를 담당하는 제임스·프리스 씨는 「우리는 가치 체인의 모든 부문에 걸친 연락처를 활용하고 있다. 최종 사용자 뿐만이 아니라, 제조 업계나 업계에 종사하는 사람들과도 대화를 나눈다. 전기차 분야에서 활동하는 대부분의 대형 자동차회사와 중국, 유럽, 미국 및 한국의 상위 배터리 업체들과도 연락을 많이 하고 있다고 말했다.
데이터는 배터리 가격이 2010년 이후 6배 이상 저하한 것을 나타내고 있다. 저가 배터리가 시장 확대를 가져왔고 가격을 다시 낮출 수 있었다.
이 과정은 2010년 이전에도 있었다. 테슬라가 설립된 2003년을 생각해 보자. 당시 노트북과 휴대전화 시장의 호황은 리튬이온 배터리 시장으로 빠르게 확대되고 있었다. 기업들은 배터리를 더 싸게 성능을 높이기 위해 수백만 달러의 연구개발에 쏟아 부었다.
테슬라의 CTO가 된 전기 엔지니어 JD 스트라우벨은 배터리 성능이 좋아지고, 또 싸지면 수천 개를 조합해 전기차에 동력을 공급할 수 있다고 생각했다. 그는 이 개념에 따라 테슬라에 초기 자금을 제공한 일론 머스크에 아이디어를 가져갔다.
10년 뒤 테슬라와 파나소닉은 네바다에 연간 50GWh 용량의 배터리팩을 생산할 수 있도록 한 기가팩토리라는 대규모 배터리 공장을 지었다. 이 투자로 테슬라는 리튬이온 배터리의 세계 최대 생산자이자 사용자로 떠올랐다.
테슬라의 초기에는 배터리의 가격이 아직 비쌌기 때문에, 고가의 전기 스포츠카인 로드스터만이 사용할 수 있다. 그러나 배터리의 가격과 성능이 계속 향상됨에 따라 테슬라는 보다 저가의 모델S와 소비자가 4만달러 이하로 구입할 수 있는 훨씬 저렴한 모델3를 출시할 수 있게 되었다.
2014년 슈트라우벨은 "모델 S는 로드스터 이후 약 5년 만에 설계·소개됐으며 배터리 기술, 기초화학 소재, 배터리 팩 포장 비용을 약 40% 낮출 수 있었다. 이에 따라 모델S가 실제 로드스터 팩보다 작은 거의 85kWh의 배터리 팩으로 300마일 가까이 달릴 수 있게 됐다고 밝혔다.
물론 현재도 전기차에 비해 휴대전화와 노트북PC 소비자가 늘고 있다. 하지만 배터리 전기차는 스마트폰의 수천 배인 40~100kWh의 배터리 용량을 필요로 하기 때문에 세계 리튬이온 배터리 수요를 크게 늘렸다. 이로 인해 추가 가격 하락이 일어나 배터리를 사용해 전력망을 개선하는 비용을 큰폭으로 낮추기 시작했다.
(계속)
자료 출처 : ARS Thechnica , " The story of cheaper batteries , from smartphones to Teslas "
