테슬라 전기차 배터리,급속방전 치명적 결함,2년마다 교체비용 1천만원,’헉’

돌풍의 주역, 테슬라 전기차에 비상이 걸렸다.

테슬라가 자사 전기차 모델에 채택하고 있는 일본 파나소닉사의 원통형 리튬이온배터리의 경우, 충전과 방전을 자주 하면 급속히 에너지밀도가 저하되는 치명적인 단점이 있는 것으로 밝혀졌다.

이 때문에 테슬라 전기자동차의 경우 2,3년 사용 후에는 급속히 떨어지는 에너지밀도로 인해 배터리 충전량이 현저하게 저하하거나 쉽게 배터리가 방전되는 등의 심각한 결함이 있는 것으로 피치원 취재결과 20일 밝혀졌다.

현재로써는 테슬라 전기자동차 구입후 차량 가격의 30~40%를 차지하는 배터리를 2,3년마다 1200만~1600만원씩을 들여 교체해야 하는 상황이다.

LG화학, 삼성SDI, 코캄 등 배터리 전문기업에 따르면 테슬라가 채택하고 있는 배터리는 현존하는 최고의 성능을 보이는 NCM (니켈, 크롬, 망간) 3원계 기술방식이 아닌, 망간 대신 알루미늄을 쓰는 ‘NCA 양극재’를 적용한 배터리인 것으로 밝혀졌다.

NCA 배터리는 예전 노트북 컴퓨터 접히는 부위에 넣어 사용했던 ‘18650’이라 불리는 원통형 전지를 말한다. 이 배터리는 노트북PC 등 IT기기와 모바일기기용으로 각광받다 사라진 원통형의 소형 2차전지로, 지금은 전동공구나 전기자전거, 골프 카트 등에 사용되는 오래된 방식의 배터리기술을 적용한 제품이다.

테슬라 측은 NCA 배터리의 체적당 에너지 밀도가 높고, 한번 충전 시 전기차 주행거리가 길다는 점을 집중 부각시키면서 원통형 리튬이온배터리 대규모 생산기지인 기가팩토리(Gigafactory) 공장건설 후에는 대량 생산을 통해 공급가를 30% 이상 낮추겠다는 전략이다.

하지만 테슬라의 NCA배터리는 이런 치명적 결함으로 인해 향후 테슬라 전기자동차 양산단계에서 가장 뜨거운 감자로 떠오를 전망이다. LG화학의 한 관계자는 “원통형 배터리 수천 개를 묶어서 장착하는 데, 이는 가격을 낮추기 위한 것으로 보인다”면서 “문제는 배터리 수명이 NCM에 비해  1/6 도 안된다는 게 치명적인 결함”이라고 진단했다.

원통형 전지의 경우 과열 및 폭발위험이 크지만 테슬라는 현재 특허기술을 통해 과열과 폭발문제는 해결했다는 입장이다.

코캄의 한 관계자는 “테슬라가 지금은 IT기기제품에 사용되지 않는 예전 휴대폰용 배터리를 채용하고 있는 것은 원가 때문”이라며 “이미 감가상각도 다 끝난 십년 여전 구형배터리를 수천 개 묶어서 자동차에 장착한 거라고 보면 된다”고 지적했다.

이 관계자는 “테슬라 배터리는 예전에 노트북PC 가 2,3년 지나면 배터리가 금세 소모되고 충전을 해도 바로 방전되는 것과 똑같다고 보면 된다”고 설명했다. 실제 테슬라는 자사 전기차에 장착된 배터리의 경우 무려 8000여개의 원통형 전지를 접착제로 부착, 연결하는 방식으로 대용량을 확보하고 있다.

배터리 전문가는 “테슬라가 원통형 2차 전지들을 통합 관리하는 BMS 기술을 상용화했다고 발표한 후 그 특허를 무료로 공개한 바 있다”면서 “하지만 전 세계 어떤 자동차회사도 테슬라의 이 전지통합 기술을 가져가는 데가 없다”면서 결국 급격한 에너지밀도 감소문제를 해결할 수 없기 때문이라고 진단했다.

반면 벤츠를 생산하는 다임러사 등 전통의 자동차메이커들이 전기차에 채택하고 있는 NCM배터리의 경우 3000 사이클을 돌려도 초기대비 70~80%대의 에너지 밀도를 유지, 10년 정도 보증이 가능한 것으로 밝혀져 테슬라 배터리용량과 대조를 이루고 있다.

실제 다임러사는 2013년께 테슬라가 적용한 원통형 전지를 벤츠 B클라스에 적용했다가 실패 후, 다임러 전기차 라인업을 모두 NCM 배터리로 교체한 것으로 밝혀졌다.

다임러가 테슬라와 결별한 것 역시 급속한 에너지밀도 저하로 인한 치명적인 단점 때문인 것으로 알려졌다. 전기차 분야의 라이벌인 BMW 역시 NCM계열 각형 배터리를 사용하고 있다.

문제는 LG화학, 삼성SDI ,코캄 등 세계 최고의 배터리전문업체들은 기존 대형 자동차업체의 전기자동차용으로 주로 공급을 타진하고 있는 반면 테슬라는 세계 배터리시장의 후발주자인 파나소닉으로부터 이미 10년 전 모델인 원통형 2차전지를 공급받아 채택하고 있는 실정이다.

이 때문에 테슬라가 모델3 사전예약을 받은 물량에 대해 양산에 들어가는 시점까지도 배터리 문제를 해결하지 못할 경우, 양산 차질, 계약해지 등 심각한 상황으로 치달을 가능성도 배제하기 힘든 실정이다.

테슬라 전기차 배터리 문제는 결국 테슬라가 모델3 판매가를 4000만원대 이하로 낮추기 위해 고육지책으로 내놓은 저가형 방식인 것으로 드러나, 향후 테슬라 전기차 가격이 큰 폭으로 인상될 가능성도 있는 것으로 전망된다.

현대기아차 관계자는 “테슬라의 특허 공유정책에 대해 어떤 자동차업체도 나서지 않는 것은 결국 배터리성능 때문”이라며 “테슬라가 올해 말부터는 상황이 매우 급하게 바뀔 공산이 커 보인다”고 진단했다.

실제 테슬라 전기차가 대중화하는 데 기폭제 역할을 한 모델S에는 이처럼 배터리 7,000~8000여 개를 병렬과 직렬로 복잡하게 연결한 배터리팩이 차체 하단에 깔려 있다.

테슬라의 전략은 미국 서부 신흥 부유층들의 지적 우월감을 충족시키는 차량을 만든다는 것이다. 즉 부유하며 지적인 사람들의 심리를 간파, 이들에게 “보통사람하고는 다른 차”라는 우월감을 제공한다는 것이다.

“손을 살짝 대는 순간 손잡이가 돌출돼 나오는 세련된 도어손잡이, 스포츠카 수준의 세련된 디자인, 17인치 모니터를 통한 커넥트카라는 고급스런 이미지, 내연기관에 비해 결코 뒤떨어지지 않는 순간 가속 강력한 파워, 독보적인 배터리기술을 통한 엄청난 주행거리”

테슬라 ‘모델3’의 사전 예약 대수가 32만5000대에 이를 정도로, 테슬라 열풍이 거세다. 테슬라는 이제 전기자동차의 대명사를 넘어 자동차시장에서 돌풍의 핵으로 떠오르고 있다.

전 세계 자동차마니아들이 열광하는 것은 가장 앞선 컨셉카이면서도 럭셔리한 느낌을 주기 때문이다. 테슬라 구매고객들로 하여금 “나는 니네(가솔린차 오너)들과 달라”라는 소비자 심리를 매우 강렬하게 파고들고 있기 때문이다.

이제 테슬라는 이런 1차 전략에 성공했고, 이제 전 세계를 대상으로 한 양산단계에서 배터리라는 큰 이슈를 해결해야 할 상황에 직면해있는 셈이다.