진화 중인 2세대 볼트의 에너지 스토리지 기술
쉐보레, 전기차 기술 혁신의 상징 ‘볼트(Volt)’ 가 2016년 부산 국제모터쇼에서 공개가 되었습니다. 오늘은 기존 전기차의 약점으로 지적되어 온 한정된 주행 가능 거리를 혁신적인 첨단 기술로 극복한 볼트에 대해 이야기를 시작해보겠습니다.
전기를 동력원으로 하는 모든 자동차의 고민거리는 단 하나입니다. 빠른 충전이 가능하고, 한번 충전에 장거리를 달릴 수 있는 차량의 개발이지요. 그리고 이 고민의 중심에는 에너지 스토리지인 배터리가 있습니다. 에너지 저장 밀도를 높이고, 전달 속도를 높이는 일. 즉, 빠른 충방전이 가능하면서도, 작은 부피의 고용량의 배터리를 개발하는 것이 가장 중요한 과제입니다.
한마디로 "절대 배터리를 가진 자가 전기차 세상을 지배하리라," 로군요.
만약의 가정이지만, 지금과 다른 획기적인 배터리가 등장해서 단 1분 만에 충전이 가능하며 800km를 달릴 수 있다면 어떨까요? 하이브리드가 지배하는 친환경 차량은 무게중심이 전기차로 완전히 기울어 질 겁니다. 그리고 처음으로 적용한 메이커는 전세계 전기차 시장을 평정할 겁니다. 안타깝지만 아직 이런 수준의 배터리는 아직 없는데요. 그럼에도 배터리는 꾸준히 진화해 나아가고 있습니다. 리튬이온 배터리를 쓰고 있는 EV 볼트의 경우를 한 번 볼까요.
볼트(Volt)가 처음 나온 2011년, 1세대 차량의 배터리는 16KWh 였습니다. 이번에 국내에 출시될 2세대 차량은 18.4kWh의 용량을 가지고 있습니다. 8%의 성능 개선이 이루어졌죠. 용량 자체만 보면 그렇게 드라마틱한 발전 같지 않아 보입니다. 그러나 배터리의 무게를 비교하면 이야기가 달라집니다. 용량이 더 커졌음에도 불구하고 무게는 196kg에서 183kg으로 14kg나 가벼워졌습니다. 단위 무게당 kWh로 비교해보면, 20% 정도 효율이 높아졌습니다. 어떻게 이런 일이 가능했을까요.
리튬이온이 다니는 길인 양극과 음극을 나노 스케일로 정교화시켜 집적도를 높였기 때문입니다. 리튬 이온의 이동 거리가 짧아지면서 크기가 작아졌고, 덕분에 같은 시간에 더 큰 에너지를 방출할 수 있게 되었습니다. 1세대 볼트는 96셀 배터리 유닛을 세계 병렬시킨 모듈 패키지가 장착되었지만, 2세대에서는 불과 두 유닛만으로 구성된 배터리 모듈 패키지가 적용되었습니다. 모듈당 셀이 30% 정도 줄어 무게 감량에 결정적인 역할을 했습니다.
말이 복잡하지요? 볼트에는 핸드폰 배터리를 여러 개 묶은 모듈이 들어가는데, 30% 정도 다이어트에 성공했다고 보시면 됩니다. 몸무게는 감량했으나 덩치는 그대로면서 더 많은 힘을 낼 수 있으니, 뭐랄까요. 지방은 빼고 근육량이 늘었다고 보면 될까요.
용량이 커지고, 방출량이 커진만큼, 차량 퍼포먼스도 2세대로 가면서 개선되었습니다. 순수 배터리 이동 거리가 56km(미국 기준)에서 89km(국내인증기준)로 늘어났음은 물론이요, 가속력 역시 9% 정도 개선되었습니다. 2세대 볼트가 8초 중반대이니 준중형에서는 상당한 가속력이 장착된 셈입니다. 물론 모터의 발전, 전체 차량 중량의 감소, 에어로다이나믹의 개선이 유기적으로 연결되었기 때문이었지만, 배터리 역시 큰 축을 담당했음은, 의심할 여지가 없겠지요.
언론에 보도된 대로 볼트(Volt)의 배터리는 국내 대기업의 기술을 기반으로 개발되었습니다. 우리나라의 리튬 전지의 성능은 이미 세계에서 인정하는 수준이지요. 발전한 볼트의 배터리를 내용을 정리하면서, 국내 관련 산업이 얼마나 빠르게 진화하는지도 알 수 있었는데요. '절대 배터리'가 볼트에서 최초로, 국내 배터리 업체의 기술로 나오면 어떨까. 재미있는 상상을 해 봅니다.
