테슬라 주가가 고공행진 중이에요. 이달 14일 기준으로 13일 연속 주가가 상승했습니다. 20일 기준 최근 5일 동안 5% 상승하는 등 상승 분위기는 이어가고 있어요. 시가총액은 8163억달러, 우리 돈 1040조를 넘어섰습니다.

 

이번 상승장은 이달 초 미국의 자동차 업체 포드와 제너럴모터스(GM)가 테슬라의 충전 시스템을 채택했다는 소식이 영향을 미쳤습니다. 내년부터 포드, GM의 전기차는 슈퍼차저(테슬라가 만든 전기차 충전소에요)를 이용할 수 있게 되고, 또 2025년부터는 전기차를 개발할 때 현재 CCS1 방식이 아닌 테슬라의 NCAS 방식으로 충전구를 만든다고 합니다.

 

전기차 시대가 도래 하면서 충전기 시장도 빠르게 확대되고 있습니다. 다만 충전 방식은 아직 정해진 ‘표준’이 없어요. 미국과 한국은 기본적으로 통신방식을 기준으로 CCS1 방식을 사용해 왔습니다. 유럽은 'CCS2'방식을 써요. 전기차 최대 시장인 중국은 'GB/T' 방식을 씁니다.

 

테슬라는 전용 커넥터 'TPC(Tesla Proprietary Connector)'를 썼는데 지난해 말 충전기 표준을 지향하기 위해 명칭을 NCAS(North America Charging Standard)로 바꾸고 자사의 기술을 공개했어요.

 

전기차 시장 확대의 필수조건, 충전소

충전 단자는 비슷하면서도 다르게 생겼는데요, 각자 방식에는 조금씩 차이가 있습니다. CCS 방식은 1개의 충전구로 완속, 급속, 비상 급속충전이 모두 가능하고 급속충전 속도도 빠릅니다. 다소 무겁습니다. NACS는 급속충전이 CCS와 비교했을 때 느리지만 커넥터가 가볍다는 장점이 있습니다.

 

전기차를 아무리 잘 만들어도 충전소가 부족하다면 전기차에 대한 관심은 줄어들 거예요. 이 부분에 있어서 일찍이 전기차 사업을 시작한 테슬라는 강점을 갖고 있었습니다. 이미 미국에만 1만7000여 곳에 달하는 슈퍼차저를 확보한 상태거든요.

현재 미국에 있는 전기차 충전소 개수가 13만개임을 고려하면 약 10분의 1 이상이 슈퍼차저인 셈입니다. 엄청 많죠. 따라서 테슬라 차주는 미국 전역에 깔린 슈퍼차저를 이용해 편리하게 충전할 수 있었어요. 또한 충전 방식이 다르다 하더라도 어댑터를 연결하면 충전이 가능합니다. '젠더'를 이용하면 C 타입 단자로도 아이폰을 충전할 수 있는 것과 같아요.

 

바이든 "고마워 머스크" 머스크 '데헷'

그러던 중 올해 2월, 조 바이든 미국 대통령이 트윗을 하나 날려요. "우리는 전기차 충전망을 구축하면서 많은 운전자가 충전기를 쓸 수 있도록 해야 한다. 이를 위해 머스크가 테슬라의 충전 네트워크를 운전자들에게 개방할 것이다. 정말 대단한 일(Big deal)이다. 이는 큰 차이를 만들어낼 것"이라고 말이에요.

테슬라가 2024년까지 미국에 있는 슈퍼차저 7500여 곳을 다른 전기차에 개방한다고 하자 바이든이 "땡큐"를 날린거죠. 머스크는 "고마워요. 테슬라는 우리의 슈퍼차저를 다른 전기차에 지원할 수 있게 돼 기뻐요"라고 리트윗합니다.

 

전기차 확대는 현재 바이든 정부가 가장 심혈을 기울여 투자하고 있는 분야인 만큼 미국에서 가장 많은 충전소를 운영하고 있는 테슬라의 슈퍼차저 개방에 바이든은 고마워할 수밖에 없었을 거예요. 물론 이는 미국 정부가 풀고 있는 전기차 보조금을 받기 위해서라는 해석이 지배적이지만요. 보조금을 받으려면 충전소는 NACS 뿐 아니라 CCS 방식도 사용해야 한다는 조건이 붙었거든요.

 

이런 상황에서 포드와 GM이 테슬라의 슈퍼차저 이용에 합의하게 됩니다. GM과 포드 입장에서는 북미 전기차 시장의 약 60%를 점유하고 있는 테슬라의 충전 방식을 따르는 게 사업적으로 낫다는 판단을 한 것으로 보여요. 완성차 제조기업으로서 충전 인프라를 늘리는 일도 필요한데, 이를 전적으로 테슬라에게 맡기고 전기차 개발과 생산에 보다 집중한다는 의미로 해석할 수도 있어요.  

 

다만 이렇게 슈퍼차저를 개방하는 게 테슬라에게 유리하냐, 라고 하면 당장은 그렇지 않을 수 있어요. 지난해 2월 테슬라의 슈퍼차저 공유를 알리는 대부분의 기사에서는 "테슬라가 양보했다"는 표현이 등장합니다. 즉 슈퍼차저를 다른 전기차 브랜드에게 개방하게 되면, 충전이 용이했다는 이유로 테슬라를 선택할 이유가 줄게 되거든요.

 

테슬라 차주들 입장에서는 슈퍼차저를 사용하는 사람들이 많아지는 만큼 충전에 불편함을 겪을 수 있어요. 특히 최근 기존 완성차 업체들이 발 빠르게 전기차 생산에 나서면서 테슬라의 전기차 시장 점유율은 지속적으로 낮아지고 있는 상황이에요.

 

테슬라가 슈퍼차저를 공유함으로써 얻는 이익은 어느 정도가 될까요. 투자은행 파이퍼샌들러의 애널리스트가 테슬라가 GM, 포드와의 충전소 계약으로 2024년부터 2030년까지 30억 달러, 우리 돈 4조원을 벌어들일 것이라고 추산했어요. 1년에 약 6000~7000억원 가량 벌 수 있다는 얘기입니다(매출이에요).

 

2022년 기준 테슬라의 매출이 814억 달러, 우리 돈 104조원에 달하는 것을 고려하면 그리 큰 부분으로 보기는 힘들어요. 자동차, 충전소 업계의 시각도 대체로 비슷합니다. 비 테슬라 차량이 슈퍼차저에서 충전할 때 다소 높은 가격을 책정한다 하더라도 충전소 운영으로 큰돈을 벌기는 쉽지 않다고 해요.

 

그럼에도 테슬라는 슈퍼차저를 공유했어요. 그리고 이는 이미 2021년부터 테슬라가 추진해왔던 일이기도 합니다. 테슬라 입장에서는 전기차에 이어 전기차 충전 시장에서도 테슬라가 업계를 선도해 나간다는 우월적 지위, 상징성 등을 고려했다는 평가도 나와요.

 

현대차그룹에 악재일까

만약 미국이 전기차 충전 방식을 NACS로 표준화한다면 현대자동차에 악재가 될 것이라는 이야기도 들어보셨을 거예요. 현대차는 CCS1방식의 충전구가 있는 전기차를 생산하고 있으니까요. 하지만 전문가들의 이야기는 조금 다릅니다.

어댑터를 이용하면 충전 방식이 다른 전기차도 NACS 방식의 충전기를 사용할 수 있어요(물론 속도가 느려지거나 오류 등이 생길 수는 있습니다). 만약 북미 시장의 전기차 충전 방식이 NACS로 통일된다면 북미 생산 차량에 대해 NACS 방식의 설계를 하면 됩니다. 번거롭긴 하겠지만 기술적으로 큰 난이도가 있다거나, 엄청난 비용이 수반되는 것은 아니라고 해요.

 

20일 열린 현대차 인베스터 데이에서 장재훈 현대차 사장은 “현대차는 800V초고속 충전 설계가 되어 있는데 500V를 채택한 테슬라 슈퍼차저를 활용하면 오히려 충전 속도가 늦어진다. 협의가 필요하다”고 말합니다. 이 발언은 현대차가 자신의 기술을 우직하게 고수한다기 보다는 시장의 반응을 살핀 뒤 대응하겠다 정도로 해석하면 될 것 같아요. 시장의 반응에 따라 대응해도 늦지 않는다는 얘기입니다.

 

미국에 진출한 국내 충전기업 SK시그넷도 마찬가지에요. SK시그넷이 NACS 방식의 기술을 개발해 충전소에 설치해도 테슬라에 특허료와 같은 별도의 비용을 줄 필요가 없어요.

현재 많은 전기차에 CCS1 방식이 적용된 만큼 CCS방식과 NACS 방식은 향후 10년 이상 공존할겁니다. 오히려 슈퍼차저 공유로 전기차에 대한 수요가 늘어난다면 충전소를 찾는 전기차가 많아질 것이고 충전 수요가 늘어나는 만큼 SK시그넷의 사업에도 긍정적인 영향을 줄 거라고 생각해요. 

 

다만 전문가들은 가장 큰 문제로 ‘데이터’를 이야기합니다. 전기차는 충전을 하면서 배터리 관련 데이터를 수집할 수 있어요. 슈퍼차저를 사용하려면 테슬라 어플리케이션을 다운로드 받은 뒤 이용해야 합니다. 이 과정에서 배터리 잔량이 어느 정도 남았고, 몇 분 동안 충전해야 배터리가 몇% 충전되는 지 등의 정보를 테슬라는 확보할 수 있어요. 이를 기반으로 더 나은 충전 기술을 제공할 수 있는 기반을 마련할 거에요. 테슬라가 현재 자율주행 부문에서 세계 최고인 이유와 같습니다. 가장 먼저 시작했고, 가장 많은 데이터를 갖고 있거든요(물론 기존 내연기관 기반의 완성차 업체와는 다른 기업 문화도 영향을 미쳤겠지만요).

 

미국에서 슈퍼차저가 이슈가 되는 사이 도요타가 전고체 전지 상용화 시점을 2027년으로 발표했습니다. 일본 언론에 따르면 도요타는 전고체 전지의 내구성 문제를 해결, 2027~2028년 전기차 탑재를 목표로 하고 있다고 해요. 배터리 시장을 선도하고 있는 국내 기업들에게 악재가 될까요.

 

전고체 전지는 이차전지를 구성하는 전해질과 양극, 음극 등이 모두 고체 형태로 된 배터리를 뜻합니다. 현재 이차전지의 가장 큰 문제점을 꼽으라면 화재인데요, 화재가 발생하는 원인은 양극과 음극의 접촉에 의한 단락, 액체 전해질 사용에 따른 온도 상승 등이 꼽히고 있어요.

이는 리튬이온이차전지나 중국이 자랑하는 LFP 전지 모두 비슷합니다. LFP 전지의 경우 화재의 위험성이 낮다고 하지만 중국에서 발생하는, 즉 언론 등에 공개된 화재 건수를 살펴보면 LFP도 아직 화재를 획기적으로 줄였다고 보기는 힘들어 보여요.

 

꿈의 배터리, 전고체 전지

이론적으로 전고체 전지는 고체로 이뤄진 만큼 화재의 위험성을 지금보다 크게 낮출 수 있습니다. 화재 위험성이 적은 만큼 부품 수를 줄일 수 있고, 그 공간에 전지를 더 채울 수 있어요. 결국 한번 충전으로 더 많은 거리를 이동할 수 있게 됩니다. 다만 아직 해결해야 할 과제가 산더미에요.

 

고체로 이루어져 있는 만큼 ‘전자의 이동’이 액체 전해질보다 느리게 진행됩니다. 양극과 음극이 충·방전을 거치는 과정에서 부피가 팽창하거나 수축될 때 고체 전해질에 균열이나 틈이 생길 수 있어요. 전고체 배터리 개발 논문이 쏟아지고 있지만 실험실 수준의 결과일 뿐 실제 차량에 넣거나 대량생산에 성공한 것은 아니에요.

 

그렇다면 도요타의 현재 상황은 어떨까요. 완성차 업계에서 도요타의 별명은 ‘기술의 도요타’입니다. ‘가장 쓸데없는 것이 도요타 걱정’이라고 할 만큼 최고를 자랑해요. 내연기관은 물론 내연기관+배터리인 하이브리드차 부문에 있어서도 세계 최고의 기술력을 보유한 기업이에요. 그만큼 전 세계에서 하이브리드차를 가장 많이 판매한 기업이기도 합니다. 

 

하지만 전기차 전환에는 늦었다는 평가를 받고 있어요. 아직 전기차 시대가 오기까지는 더 많은 시간이 필요하다고 판단한 것 같아요. 하지만 코로나19가 발발하고, 유럽, 미국 등이 전기차에 과감한 투자에 나서면서 상황이 바뀌기 시작합니다. 현대자동차를 필두로 여러 완성차 업체들이 전동화 전략을 발표하며 빠르게 전기차를 출시하기 시작했는데요, 도요타는 2022년 5월이 되어서야 bZ4X 라는 순수 전기차를 출시합니다. 다른 완성차 업체와 비교하면 1년 이상 늦은 데뷔입니다.

하지만 불과 출시 두 달이 채 되지 않아 주행 중 바퀴가 빠질 수 있다는 문제가 발견돼 리콜에 이어 전액환불 조치도 시행했습니다. 도요타 입장에서는 정말 체면을 구긴 일이었습니다.

전고체로 판 뒤엎으려는 도요타, 쉽지 않네...

그랬던 도요타는 전고체 전지로 판을 뒤집으려는 전략을 갖고 있어요. 기술의 도요타 답게 일찍부터 전고체 전지를 연구해왔습니다. 현재 전고체 전지 특허 부문에 있어서도 도요타가 가장 앞서 있다는 평가를 받고 있어요. 

하지만 전고체 전지 구현은 쉬운 일이 아닌가 봅니다. 2017년 도요타가 언론에 호언장담하며 내뱉은 말이 있어요. “2020년 도쿄 올림픽에서 전고체 전지가 탑재된 차량을 선보이겠다”라고 말이에요. 당시 전고체 전지를 개발하고 있던 연구자들도 고개를 갸우뚱할 만큼 어려운 목표였습니다. 코로나로 도쿄 올림픽이 1년 늦춰지자 “코로나19가 도요타의 자존심을 살렸다”라는 말이 업계에서 나왔을 정도였습니다.

2021년 9월 도쿄올림픽이 끝나고 한 달이 지난 뒤 도요타는 전고체 전지가 탑재된 전기차를 공개했습니다. 하지만 실물 차량이 아닌 녹화된 영상이었요. 도요타는 이 영상을 공개하며 “지난해 촬영한 장면”이라고 부연설명까지 했습니다.

그 뒤 도요타는 전고체 전지와 관련된 기자들의 질문에 “여전히 개발 중”이라고 말하고 있어요. 이번에 2027년 양산을 이야기했지만 2년 전만 해도 2025년 양산 계획을 이야기했습니다.

전고체 전지 상용화 시점은?

그러면서 2025년에 하이브리드부터 적용한다고 이야기를 했어요. 이 말 역시 여러 연구자들의 고개를 갸웃거리게 했습니다. 하이브리드차는 엔진과 배터리를 함께 사용하는 차인 만큼 전고체 전지가 제대로 작동한다면 굳이 하이브리드차에 넣을 이유가 전혀 없거든요. 독자적으로 전고체 전지를 사용할 만큼 기술 성숙도가 높지 않다고 해석할 수밖에 없었습니다. 가격이 너무 비싸거나요. 

많은 배터리 기업들이 전고체 전지 상용화를 이야기하고 있습니다. 하지만 단 기간 안에 전고체 전지가 전기차 시장으로 들어오기는 쉽지 않을 것 같아요. 자동차의 가장 중요한 요소는 첫째도, 둘째도, 셋째도 안전입니다. 자동차에 적용할 수 있는 전고체 전지를 개발했다 하더라도, 안전하게 작동하는지 확인하려면 차에 실제로 탑재한 뒤 테스트를 진행해야 해요. 대략 2년 정도 걸립니다.

파일럿 시설에서 만드는 전지를 대량생산으로 전환하는 데 또 상당한 시간이 걸려요. 파나소닉을 비롯해 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 많은 배터리 기업들 모두 배터리 공장을 처음 짓고 수율을 높이는 데 애를 먹었습니다. 

도요타가 2027년 전고체 전지 상용화를 이야기하고 있는데, 가능하다 하더라도 고가 차량에 들어갈 확률이 높습니다. 단, 성공한다면 말이에요.