산업기술/제조/경영

Nikkei Business_2017. 10. 9 시사심층 (p10~11)

INSIDE STORY
자동차 산업질서 무너뜨리는 새 유망주, 다이슨
EV의 배터리 혁신으로 도요타에 도전

독창적인 청소기 및 드라이기로 알려진 영국 다이슨이 EV(전기자동차) 사업부문에 진출한다고 밝혔다. 비장의 카드는 현재 EV에서 주류인 리튬이온 전지의 약점을 극복할 수 있는 획기적인 ‘전고체 전지’이다. 해당 전지의 개발에서는 도요타자동차가 앞서고 있으나, 다크호스의 등장으로 전세계가 요동치고 있다.

“가전 벤처기업인 다이슨이 EV로의 진출을 결정한 것은 의외였다. 특히 당사가 EV에 탑재할 예정인 ‘전고체 전지’에 강한 흥미를 가지고 있으며 실현된다면 정말 굉장한 일이 아닐 수 없다” 라고 일본의 어느 자동차 업체의 경영 대표는 말한다.

2020년까지 EV를 발매한다---. 9월말, 유니크한 기술을 탑재한 청소기 및 드라이기 등으로 잘 알려진 영국 다이슨이 대담한 계획을 공표했다. 당사의 2016년 12월 매상고인 25억 파운드(약 3,750억엔)에 육박하는 20억 파운드를 투자. 자동차 업계 출신자를 포함한 400명 이상의 전문 팀을 결성하여 이미 개발을 추진 중에 있다.

다른 업종에서 EV로 뛰어드는 것 자체는 드문 일이 아니지만, 자동차 업계의 관계자가 다이슨에게 주목하는 이유는 당사가 EV용으로 혁신적인 배터리를 개발하고 있기 때문이다. 그것은 전고체 전지. 현재, 세계에서 판매되고 있는 리튬이온 전지가 안고 있는 여러 가지 과제를 해결할 ‘꿈의 배터리’로서 기대를 한 몸에 받고 있다.

우선, 전고체 전지는 안정성이 높다. 현재 리튬이온 전지는 정극에서 부극 사이를 오가는 이온의 통로인 전해질에 가연성 액체를 사용한다. 따라서 액체가 새어 나오게 되면 발화되기 쉬우며 안전성 확보를 위해 엄중한 대책이 필요하다. 이에 반해, 전고체 전지는 전해질에 고체를 사용하기 때문에 액체가 샐 염려가 없다. 휘발성분이 거의 없기 때문에 쉽게 발화되기 않으며 고체 전해질은 단단하기 때문에 합선이 일어날 가능성이 낮다.

-- Full 충전까지 수 분 정도 --
또한 충전에 걸리는 시간이 대폭 단축된다. EV의 현황에 대해 닛산자동차의 ‘Leaf(리프)’를 예로 들자면, 가정용 200V 전원으로 Full 충전까지에 걸리는 시간은 8시간, 급속충전기로 약 80% 충전까지는 30분정도가 소요된다. 이것이 전고체 전지의 경우에는 수 분 정도로 단축된다고 한다. 또한 고체이기 때문에 설계가 자유로우며 고온이나 저온에 의해 출력이 저하되지 않는다는 이점이 있다.

그러나 전고체 전지의 실용화를 위해서는 반드시 해결해야 할 과제가 있다. 배터리로서의 기본성능인 에너지 밀도 및 출력 밀도가 리튬이온 전지에 비해 낮다는 점이다. EV에 탑재할 경우, 높은 성능을 발휘하지 못하기 때문에 리튬이온 전지를 대체하는 것은 어렵다.

그런 전고체 전지에서 앞서가며 획기적인 성과를 내고 있는 곳이 도요타자동차와 도쿄공학대학이다. 공동연구에서 일반적인 리튬이온 전지의 2배인 에너지 밀도와 3배의 출력 밀도를 실현할 수 있는 전고체 전지를 시작(試作). 시작품은 안정성이 높으며 실용화되고 있는 배터리와 동일한 수준의 높은 내구성을 갖추고 있다. 이 배터리를 EV에 탑재할 경우, 단 3분 정도에 충전이 가능하다고 한다.

또한 도쿄공학대학은 액체 전해질에 필적하는 높은 이온전도율을 가진 새로운 고체전해질의 재료를 발견. 고체전해질은 고가인 게르마늄을 대신해 저렴하며 범용적인 주석과 규소를 사용해 실현할 수 있다고 한다. 7월 상순, 이들의 성과가 미국 과학잡지에 실리게 되면서 전고체 전지에 대한 관심이 한층 높아졌다. 7월 하순에는 “도요타가 2022년경에 전고체 전지를 탑재한 EV를 발매한다”고 언론에서 보도했다. 본지의 취재 결과, 도요타도 “2020년대 전반에 실용화 한다는 목표를 가지고 있다”고 인정했다.

최근까지 HV(하이브리드 차)와 FCV(연료전지차)의 이미지가 강했던 도요타. 그런 도요타가 작년 가을 이후부터 EV에 적극적이게 된 배경에는 “전고체 전지의 연구개발이 진척되었다는 점을 꼽을 수 있다”(도요타 간부). 9월말에는 마쓰다, 덴소와 EV의 기본 기술을 공동 개발하는 새 회사를 설립하기로 결정했다.

이런 흐름 속에서 전고체 전지를 탑재한 EV의 상품화에는 도요타가 가장 유리하다는 견해가 자동차업계에서 확산되고 있었다. 그런 속에서 발표된 다이슨의 전고체 전지를 탑재한 EV 사업으로의 진출. 2020년까지 다이슨의 EV 투입이 가능하다면 도요타보다 선행할 가능성이 있다. 다이슨은 전고체 전지의 개발을 비밀리에 추진해왔다. 2015년 10월에는 전고체 전지를 개발하는 미국 벤처기업인 Sakti3를 9,000만달러(약 108억엔)에 매입. 2016년 3월에는 10억 파운드라는 거액의 자금을 투자하여 배터리를 개발한다는 방침을 공표했다.

청소기 등의 가전용 배터리라고 하기엔 너무 투자액이 컸기 때문에 기술지 ’닛케이 일렉트로닉스’는 다이슨이 EV에 탑재할 배터리 개발 가능성을 일찍부터 지적해 왔다. 최근에 들어와서 EV에 전고체 전지를 탑재하는 기술 전망이 확고해졌기 때문에 사업 진출을 공표한 것으로 보인다. “경쟁이 치열함으로 더 이상은 밝힐 수 없으며 EV의 상세한 사양은 비밀에 부치고 싶다”(제임스 다이슨 씨)며 비밀리에 개발을 추진할 계획이다.

-- 테를라와 파나소닉을 위협할 수 있을까? --
그렇다면 전고체 전지는 기존의 리튬이온 전지를 대신할 수 있을까? 현 시점에서는 아직 예측이 불가능하다고 할 수 있다. 저가에 고성능, 품질까지 안정된 배터리를 양산하기 위해서는 해결해야 할 과제가 있기 때문이다.
“리튬이온 전지는 양산기술이 확립되어 있으며 대규모 투자에 의해 생산 효율이 높아지고 있다. 아직 양산이 시작되지 않은 전고체의 생산성을 평가하기란 쉽지 않다.”(자동차 산업과 차재 배터리에 대해 잘 알고 있는 컨설턴트).

올해 1월 미국 EV제조업체인 테슬라는 파나소닉과 공동으로 거대한 리튬이온 전지 공장인 ‘기가팩토리’를 가동시켰다. 미국 네바다 주에 있는 기가팩토리에서는 이 곳에서만 2015년 시점의 전세계 리튬이온 전지의 생산량에 필적한 생산 능력을 실현할 수 있다. 생산하는 배터리는 EV뿐만 아니라 가정, 사무실, 공장용의 축전지에도 공급. 규모의 메리트를 추구함으로써 조달 비용을 줄여 생산성을 향상시킨다. 테슬라는 이와 같은 거대한 배터리 공장을 세계 각지에 10~20개소 건설한다는 계획이다.

EV의 심장부의 배터리를 둘러싸고 격화되고 있는 주도권 경쟁. 신흥 벤처와 업계의 선두자의 불꽃 튀는 경쟁구도는 과거의 상식에 사로잡혀서는 경쟁에서 반드시 이겨낼 수 없는 이 시대를 상징하고 있다.

 -- 끝 --