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Nikkei X-TECH_2021.11.8

‘배터리 교체가 근력 운동이 되어서는 안 된다’
그로부터 3년, 혼다 신형 배터리 모델 발표

배터리 교환이 ‘근력 운동’이 되어서는 안 된다---. 지금으로부터 약 3년 전인 2019년 7월, 기자는 이 제목의 기사를 닛케이 크로스텍에 게재했다.

당시 기자는 혼다가 2018년 11월에 투입한 배터리 교환 방식의 전동(EV) 스쿠터 ‘PCX ELECTRIC’과 해외 기업들이 개발한 동일한 방식의 EV 바이크에 시승할 기회가 많았다. 마치 건전지 같이 배터리팩을 교환해 10초 이내에 재 발진할 수 있는 구조에 큰 가능성을 느꼈던 것을 기억하고 있다.

교환식 배터리팩을 이용할 경우, 항속 거리는 ‘무한대’로, 연속적으로 달릴 수 있다. 최신 성능의 배터리팩으로 간편하게 교체가 가능해 기술 진보의 혜택을 받기 쉽다. 1개의 배터리팩을 여러 용도로 활용한다면 비용도 절약할 수 있고, 환경에도 좋다.

이처럼 이점이 많지만, 실제로 직접 시승을 해본 결과, 기자는 무엇보다 교환식 배터리팩의 무게가 신경이 쓰였다. 모두 무게가 5kg 이상으로, 그 중에는 10kg이 넘는 것도 있었다. 교환할 때 무심코 “이건 마치 근력 운동이네”라고 중얼거렸을 정도이다.

허리보다 낮은 좌석 아래에 탑재되어 있는 10kg 이상의 배터리팩을 들어 올리는 동작은 헬스클럽에서 덤벨을 들어 올리는 것과 같았다. 그리고 탑재된 배터리팩의 개수에 따라 같은 동작을 반복하는 것도 근력 트레이닝에 가까웠다.

-- 신형은 '0.6kg' 경량화에 성공 --
물론 당시 각 기업들의 교체식 배터리팩이 시장 투입을 우선적으로 한 초기 단계의 제품이라는 점은 이해했다. 기술 진보와 함께 경량화도 진행될 것으로 믿고, 기자는 가볍고 사용이 간편한 배터리팩의 등장을 기다리고 있었다. 그리고 10월 말, 1세대 모델 투입과 기자의 시승 체험으로부터 약 3년 후에 드디어 혼다가 신형 모델을 발표했다.

신형 모델의 배터리팩 무게는 10.3kg. “1세대 모델보다 ‘약 0.6kg’ 경량화하는데 성공했다”(혼다 이륜사업본부 모노즈쿠리센터 완성차개발부 완성차통괄과의 나카가와(中川) 치프 엔지니어)라고 한다. 1세대 모델 취재 때 개발 책임자급의 기술자가 언급한 “목표는 5~6kg”에 비해 2배 가까운 무게이지만, 어찌되었든 혼다는 한 걸음씩 가볍고 교환이 쉬운 배터리팩의 실현을 향해가고 있다.

그렇다면 왜 10kg이 넘는 무게가 되어 버린 것일까? 그것은 안전성을 고려한 설계를 고수하고 있기 때문이다. 예를 들면 1세대 모델은 원통형의 리튬이온배터리 셀을 조합해 보관기에 수납, 강도를 높이기 위해서 배터리 관리 시스템(BMS)과 함께 보강 골격으로 보관기를 둘러쌌다. 또한 이 보강 골격을 통째로 외장으로 덮어 EV 오토바이의 국제 규칙 'UN-R136'이 요구하는 높이 1m에서 자연 낙하시켜도 발연·발화하지 않는 성능을 충족시켰다.

“해외 기업들의 교환식 배터리팩에 비해 안전 성능은 확실히 높다”(혼다 기술자)라는 자신감이 있어, 혼다는 기존에 정한 안전 기준을 신형 모델에서도 변경하지 않은 것이다. 신형 모델은 기준 범위 내에서 내부 구조를 개선했다. 보다 많은 원통형 배터리 셀을 도입하기 위해 다른 기기 부품의 소형화를 추진, 부품 배치의 최적화에 주력했다고 한다.

-- 호환성의 딜레마 존재 --
교환식 배터리팩의 전체 크기는 길이 156.3×폭 177.3×높이 298mm로, 1세대 모델 대비 “수 mm단위로 소형화했다”(나카가와 치프 엔지니어).

교환식 배터리팩 개발의 어려움은 한번 규격화한 형상이나 크기를 쉽게 변경할 수 없다는 점에 있다. 신형 모델과 1세대 모델과의 호환성을 확보하지 못하면 비즈니스로서 확대될 수 없고, 고객으로부터의 신뢰도 얻을 수 없다.

보다 빠른 단계에서의 규격화는 선행 기업의 이익 확보에 필요하지만, 초기의 큰 크기로 시장 경쟁을 계속하지 않으면 안 된다는 단점이 있다. 배터리팩의 크기를 변경할 수 없어 다른 부품을 포함한 차량 설계 전체의 자유도가 떨어진다. 호환성의 딜레마가 존재하는 것이다. 본격적인 규격화와 양산 타이밍을 잘못 판단한다면, 자동차회사는 스스로의 목을 조르는 일이 될 수 있다.

혼다로서도 교환식 배터리팩의 호환성 확보는 우선해야 할 대응일 것이다. 향후, 배터리 기술이 진보해 셀의 출력 밀도가 비약적으로 상승한다면, 교환식 배터리팩이 단번에 소형화될 가능성도 있다. 이때, 기존 차량이나 기기에도 탑재가 가능하도록 “전용 홀더를 이용해 사이즈를 맞추는 것도 시야에 넣고 있다”(나카가와 치프 엔지니어)라고 한다.

혼다는 최근 세계적으로 확대되고 있는 탄소중립화(온난화 가스 배출량이 실질적으로 제로) 움직임에 발맞춰 교환식 배터리팩 도입을 가속화하고 있다. 상용 EV 바이크 시리즈로서 기존의 가솔린 상용 오토바이의 전동화를 추진, 2륜 EV 스쿠터 외에도 지붕이 없는 3륜 EV 스쿠터, 지붕이 있는 3륜 EV 스쿠터 등 라인 업을 확충했다.

탈탄소를 위해 새로운 범용화도 진행하고 있다. 대형 건설기계 제조사인 고마쓰와 협업해 전동 건설기계를 개발 중이다. 무게 0.3톤의 마이크로 굴삭기 ‘PC01’을 베이스로 한 것으로, 혼다의 교환식 배터리팩이 적용된다. 건설·토목 현장에서 사용되는 전동 용구·설비에도 동일한 배터리팩을 사용해나갈 방침이다. 이러한 건설기계 등은 특정의 작업 범위에서 활용되기 때문에 이동 범위가 광범위한 자동차나 오토바이에 비해 배터리 교환이 용이하다.

혼다는 향후, 교환식 배터리팩의 셰어링 사업과 일상에서의 가정용 전원으로 활용하는 구상을 가지고 있다. 이용 용도가 확대된다면 남녀노소가 폭넓게 혼다의 배터리팩을 사용하게 될 것이다. 이때, 경쟁축이 되는 것이 배터리팩의 무게라고 기자는 생각한다.

한편, 교환식 배터리팩의 범용화는 새로운 과제를 낳는다. 혼다의 나카가와 치프 엔지니어는 “범용화와 더불어 방진성, 방수성, 내구성을 더 높이지 않으면 안 될 것이다”라고 지적한다. EV 바이크의 용도뿐 아니라, 일상적인 사용에 대응하는 새로운 안전기준을 만족시킬 필요가 있기 때문이다. 성능 향상을 위해 추가 부품이 필요하게 된다면 경량화는 한층 더 어려워질 것이다.

난이도가 높은 교환식 배터리팩의 경량화이지만, 실현된다면 편의성 향상은 새로운 고객 획득으로 이어질 것이다. 교환식 배터리팩 시장을 선도하는 혼다에 ‘근육 운동이 되지 않는’ 배터리팩의 조기 실현을 기대해본다.

 -- 끝 --

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