2차전지 발전 3요소...전기차 가격·주행거리,충전 인프라·충전시간

전자부품연구원 김영준 차세대전지연구센터장 31일 에너지포럼서 주제발표

[아시아경제 박희준 편집위원]2015년 말 195개 당사국의 온실가스 감축을 의무화한 파리기후변화협약 이후 미국과 중국, 유럽 각국이 석유를 비롯한 화석연료를 억제하고 대체연료를 사용하는 자동차 기술을 육성하는 정책에 따라 전기차 보급이 전 세계에서 확산되고 있다.

그러나 전기차 보급은 한번 충전으로 장거리를 주행할 수 있는 전력을 발생하는 배터리 기술력에 달려있다고 해도 과언이 아니다. 전기차용 2차 전지(외부에서 전기를 공급하는 충전과 저장된 전기를 사용하는 방전을 반복해서 할 수 있는 배터리) 기술은 현재 어디에 와 있고 앞으로 발전을 위해 꼭 극복해야 하는 걸림돌은 무엇일까?

전자부품연구원 차세대전지연구센터 김영준 센터장은 31일 서울 여의도 전국경제인연회 회관에서 열리는 '글로벌 에너지 환경전환 포럼'에서 이에 대한 해답을 제시한다.

김 센터장은 발표에 앞서 30일 미리 배포한 '글로벌 2차전지 동향 및 파급효과'라는 발제문에서 전기 화학적 산화·환원 반응에 의해 전기에너지를 화학에너지로 바꾸거나, 화학에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로 규정하고 현재 업계에서 리튬이차전지가 주목을 받고 있다고 설명했다.

리튬은 가장 가벼운 금속 원소로 단위 무게 당 에너지밀도가 가장 높고 전지의 전압을 가장 높게 쓸 수 있는 장점이 있어 리튬을 활물질로 사용하는 이차전지가 가장 일반적으로 사용되고 있는 전지라고 김 센터장은 소개했다.

리튬이차전지는 전해질 일부를 폴리머로 사용한 리튬이온폴리머전지, 리튬금속을 음극으로 사용하고 전해질 대부분을 폴리머로 구성한 리튬폴리머전지, 리튬금속을 음극으로, 황을 양극으로 구성한 리튬황전지, 리튬금속을 음극으로 양극은 탄소소재를 사용하며 실제 반응물질은 외부에서 공급되는 산소를 사용하는 리튬산소 전지가 있다.

이차전지를 사용하는 전기차는 휘발유 등 화석연료를 사용해 지구 온난화의 주범이 되는 탄소를 배출하는 일반 자동차에 비해 탄소배출량이 적다는 게 장점으로 꼽힌다고 김 센터장은 설명했다. 부품연구원에 따르면 차종별 이산화탄소 배출량은 휘발유 차량이 km 당 193g, 디젤이 146g, 휘발유 하이브리드 전기차(HEV)가 89.4g인 반면, 연료전지 전기차(FVEV)는 60g, 이차전지 전기차(BEV)는 49에 불과하다.

이에 따라 미국과 중국, 유럽 등의 국가들을 중심으로 전기차 보급 확산을 위해 보조금과 세금감면 혜택을 주는 정책을 실시하고 있다.

그러나 BEV 차량 판매는 아직 걸음마 단계에 불과하다. 지난해 전기차 판매량 233만대 중 BEV 차량은 10%에 불과한 22만8000대에 그쳤고 거의 대부분이라고 할 수 있는 182만4000대는 HEV 차량이었다. 나머지 27만8000대는 플러그인 하이브리드 차(PHEV)였다. 한마디로 전기차 중 순수한 배터리를 채택한 차량은 누적 판매 꼴지인 셈이다.

BEV 보급이 이처럼 부진한 것은 비싼 가격 탓이 크다. 용량 80kWh인 테슬라 모델 S의 가격은 무려 8만달러 이상이다. 60kWh인 GM볼트와 테슬라 모델3 도 3만5000달러~4만달러(약 4000만원) 수준이다.

기아의 소울 BEV(용량 20kWh), 닛산 리프, BMW i3(용량 40kWh)의 가격도 3만달러에 육박한다.

전기차 보급의 확산의 최우선 걸림돌은 비싼 가격임에 틀림없다. 외교부 글로벌에너지협력센터(GECC) 최영철 센터장은 이날 발표하는 ' 전기차 보급이 국제에너지 시장에 미치는 영향'이라는 발제문에서 전기차 보급의 확산을 위해서는 전기차의 비싼 가격과 이에 따른 정부 보조금 지원, 전력 수요 증가에 따른 전기료 상승, 장거리 여행 편의를 위한 급속 충전 인프라 확충, 전기차용 배터리 기술 개발 및 효율 개선, 정부 세수확보 등의 해결이 필요하다고 지적했다.

김영준 센터장은 전기차 보급 확산과 관련된 이슈로 전기차 가격, 전기차 주행거리, 충전 인프라와 충전 시간 등 세가지를 꼽았다. 김 센터장은 리퓸이온전지의 가격이 예상보다 빠르게 진행되고 있다면서 2만달러대의 전기차 상요화가 가능하다고 전망했다.

김 센터장은 2차전지 탑재량에 따라 주행거리 확장이 가능하고, 리튬이온전지로도 300~500㎞ 정도의 주행 거리를 확보할 수 있다고 주장했다. 김 센터장은 "그러나 에너지밀도를 혁신하는 새로운 2차전지 개발이 중이지만 아직 상요화는 어려운 수준"이라고 덧붙였다.

그는 또한 "전기차 보급이 예상보다 빨리 이뤄지면서 충전 인프라 부족이 현실화했다"면서 "충전 시간 단축을 위해 에너지밀도 손실을 방지하기 위한 기술이,소재, 시스템이 중요하다"고 강조했다.

박희준 편집위원 jacklondon@asiae.co.kr