이달 초 독일 뮌헨에서 열린 IAA 모빌리티 쇼에서 폭스바겐 그룹이 전기차의 미래를 뒤흔들 중요한 시연을 선보였다. 그룹 산하의 모터사이클 제조사 두카티(Ducati)가 전고체 배터리로 구동되는 최초의 차량, '두카티 V21L 전기 오토바이'를 공개한 것이다.
폭스바겐은 배터리 구동 차량 연구에 집중하고 있다. 이들은 전고체 배터리가 향후 전기차 시장에서 경쟁력과 수익성을 높이는 핵심이 될 것이라 본다.
문제의 두카티 V21L은 전고체 리튬 금속 배터리로 작동하는 폭스바겐 그룹 최초의 차량이었다. 하지만 우리가 목격한 것은 익명의 라이더가 무대 위에서 약 15피트(약 4.5미터) 정도를 굴러가다 멈추는 모습뿐이었다. 그럼에도 불구하고, 이는 특히 미래의 전고체 배터리 기술 개발에 있어 중요한 진전으로 평가된다.
이날 시연된 전고체 배터리는 폭스바겐의 배터리 자회사 파워코(PowerCo)와 배터리 스타트업 퀀텀스케이프(QuantumScape)가 공동 개발했다.
폭스바겐은 행사가 끝난 후 보도자료를 통해 그 의미를 강조했다. "파워코, 두카티, 아우디가 순수 전기 오토바이에 퀀텀스케이프의 획기적인 전고체 배터리를 장착했다"는 내용이었다. 이 기술 시연기는 실험실에서 양산으로 가는 다음 이정표를 세운 것이다. 이는 훨씬 더 긴 주행 거리와 더 짧은 충전 시간을 제공하는 e-모빌리티의 미래를 엿볼 기회를 제공한다.
무대에 오른 퀀텀스케이프 CEO 시바 시바람(Siva Sivaram)은 다소 신중한 태도를 보였다. "우리는 갈 길이 멀지만, 그 길을 가고 있다"고 그는 말했다. 그의 목표는 명확하다. "10년이 끝나기 전에 상업용 자동차용 셀을 만드는 것"이다.
전고체 배터리는 기존 리튬 이온 배터리의 액체 또는 젤 전해질을 고체 재료로 대체한다. 이 불연성 전해질은 안전성을 향상시킨다. 또한 에너지 밀도 증가, 충전 속도 향상, 수명 연장이라는 혁신적인 이점을 가능하게 한다. 전고체 배터리는 에너지 저장 기술의 '차세대'로 불린다. 전기 자동차 분야에서 널리 사용될 잠재력이 크다.
하지만 작동 가능하고 대량 생산 가능하며 가격까지 저렴한 전고체 배터리를 만드는 일은 지금까지 연구자들의 숙제였다. 이온을 잘 전도하는 고체 전해질을 찾기가 어렵다. 리튬 수상돌기(Lithium Dendrite) 현상도 문제다. 이는 분리막을 뚫고 자라는 바늘 모양의 포커를 말한다. 고체 전해질이 깨지기 쉬울 경우 배터리 작동이 멈출 수도 있다. 해결해야 할 과제는 끝이 없다.
폭스바겐 그룹이 배터리 데모를 위해 두카티 V21L을 선택한 것은 흥미롭다. 이 오토바이는 현재 팬들의 낮은 관심으로 중단이 논의되고 있는 FIM의 MotoE 전기 오토바이 레이싱 시리즈의 사양 바이크이기 때문이다.
두카티는 이 프로젝트의 의도를 설명했다. "배터리 기술이 제조사의 가치에 부합하는 전기 로드 바이크를 만들 수 있는 경우에 대비해 내부 노하우를 구축하기 위해 만들어졌다"는 것이다.
두카티는 MotoE 시리즈를 통해 많은 양의 데이터를 축적했다. 레이싱 시리즈에 바이크를 공급한 3년 동안 배터리 셀의 진화를 통해 팩 무게를 18파운드(약 8.1kg) 줄일 수 있었다. 이는 상당한 무게 감소였다. 하지만 적절한 주행 거리를 갖춘 내연기관 경주용 자전거만큼 가볍게 만들기에는 여전히 역부족이었다.
현재 V21L은 리터당 약 844와트시의 에너지 밀도를 확인했다. 10분 만에 12%에서 80%까지 충전할 수 있다. 배터리 열화 없이 경주에 충분한 전력을 생산할 수 있는 능력을 확인했지만, 두카티는 "여전히 충분하지 않았다"고 평가했다.
바로 이러한 이유 때문에 두카티는 다양한 연구 개발 활동 중 폭스바겐 그룹 회사와 협력하고 있다. 더 높은 에너지 밀도의 배터리 팩*을 만들기 위한 신기술을 계속 연구하고 테스트 중이다.
토요타와 혼다를 포함한 수많은 기업이 전고체 배터리를 연구해 왔다. 누가 되었든 이 기술을 '작동 가능하게' 만든다면 전기차 미래로의 전환은 훨씬 쉬워질 것이다. 문제는 바로 그것을 작동하도록 만드는 것이다. 그리고 뮌헨 IAA의 폭스바겐 무대에서 우리가 실제로 본 것은 고작 15피트의 오토바이 주행이었다.
이미지 확대보기
이미지 확대보기
