‘전기차 배터리 스왑핑’어떻게 생각 하시나요?

중국시장은 이미 보편화...전 세계 시장도 ‘주목’




중국 전기차 시장은 이미 1~2분 내에 새 배터리로 교체하는 ‘배터리 스왑핑’ 시대로 변해가고 있다.

전 세계 전기차 및 배터리 시장을 빠르게 장악해가고 있는 중국의 무서운 독주를 감안한다면,

배터리 스왑핑의 국내시장 도입에 대해서도 긍정적으로 검토할 시점에 온 것만은 분명해 보인다. 그 내막을 살펴본다.

짧은 시간에 배터리를 교체하는 전기차 배터리 스왑핑(Swapping)의 국내 도입을 서둘러야 한다는 주장이 제기됐다.

한국무역협회 국제무역통상연구원이 11월 28일 발표한 ‘전기차 배터리 스왑핑의 우리나라 도입 검토와 시사점’ 분석 보고서에서 이런 주장이 나왔는데, “아직 시기상조”라는 몇몇 자동차 전문가들의 지적을 반박하는 내용이어서, 논란이 예상된다.

이 보고서를 작성한 글로벌공급망분석센터 GVC산업분석TF 김희영 연구위원은 중국의 스왑핑 시장현황, 수익구조, 스왑핑 사례 등의 분석을 통해 배터리 스왑핑의 국내 도입이 필요하다고 역설했다.

특히, 김 연구원은 이번 보고서를 요약한 글에서 “우리나라는 국토면적이 좁아 배터리 스왑핑이 더욱 효과적이며, 폭발적으로 증가하는 전기차에 비례해 충분한 충전소를 지을 필요도 없다.

또, 배터리를 최적의 환경에서 충전·관리하여 폭발위험이 적고, 소비자도 배터리를 제외한 전기차를 구매할 수 있어 전기차 보급에도 도움이 된다.



이밖에도 수명이 다한 폐배터리의 수거부터 재사용·재활용에 이르기까지 배터리 순환경제에도 도움이 된다”고 배터리 스왑핑 도입의 필요성과 당위성을 역설했다.

그러면서, 해외사례 조사 결과를 토대로 배터리 충전 횟수가 잦고 시간당 효율이 중요한 택시나 배터리 규격 표준화가 용이한 버스·트럭 등 상용차 부문에서 배터리 스왑핑 시스템의 도입 효과가 클 것으로 기대된다고 덧붙였다.

김 연구원은 또 중국이 배터리 교체 스테이션의 선도국이 될 수 있었던 배경에는 2019년부터 배터리 스왑핑을 녹색산업으로 지정하고 본격 육성에 나선 중국정부의 전폭적인 지원정책이 큰 역할을 했다고도 강조했다.

이와 관련, 김 연구원은 “중국정부의 파격적인 보조금을 포함해 차량·배터리팩·배터리접합부 기술 표준화 추진, 배터리 스왑핑 시범사업 덕택에, 2021년 배터리 스왑핑 시장은 45억 위안(약 8,300억)으로 성장했고, 배터리 교환소는 전년대비 1.5배 증가한 1,406개소에 이르렀다.

또, 2025년에는 배터리 교환소 3만개 이상, 1천억 위안 이상의 시장이 열릴 전망”이라며

“특히, 중국 전기차 제조기업 중 하나인 니오(NIO)는 국영 석유회사인 시노펙과 협업해 고속도로, 도심 및 시골 주유소에 배터리 교환소를 잇달아 설치하고 있는데,

니오는 중국에 머무르지 않고 독일, 네털란드, 스웨덴, 노르웨이, 덴마크, 헝가리 등 유럽으로 사업을 확장하고 있을 뿐 아니라, 2025년에는 미국 시장 공략에도 나설 예정”이라고 보고서를 통해 거듭 강조했다. 

한편, 김 연구원은 배터리 스왑핑이 미국이나 국내에서 뿌리를 내리지 못한 이유에 대해서도 분석했는데,



그는 “배터리  스왑핑은 1912년에 GE가 상용차를 대상으로 서비스를 시작한 이래 2007년 미국의 Better Place, 2013년 6월 테슬라에 이르기까지 오랜 역사를 갖고 있는 사업이다.

당시에는 배터리 조달에 막대한 비용이 소요되고, 배터리 규격이 표준화되지 않아 스왑핑 적용 차량이 한정적이었고, 기술 표준화도 어려워 교체 방식이 자동화되지 못해 배터리  스왑핑 사업은 실패로 끝났다.

우리나라도 2013년 르노삼성차가 제주도에서 배터리 교환 사업을 추진했으나 짧은 전기차 주행거리, 긴 배터리 교체시간, 시설·인력 부족 등으로 좌초되었다”고 보고서에 적었다.

◆ 국내에선 배터리 스왑핑 ‘무용론’도 커져

실제로, 전기차 주행거리가 과거에 비해 2~3배 이상 늘어난 고효율 배터리가 속속 출시되는 상황에서, 국내에선 배터리 스왑핑 무용론까지 제기되기도 했다.

또, 나라별로 브랜별로 제각각인 전기차 배터리 모듈도 배터리 스왑핑 무용론에 힘을 실어주고 있는 상황이다.

이와 관련, 자동차 전문가로 통하는 김필수 대림대학교 교수는 녹색경제신문과의 인터뷰에서 “(배터리) 단일 모듈이 1만대가 있다고 한다면 그 1만대에 맞춰서는 진행을 할 수 있는데,

국내의 경우 (배터리 모듈이 다 다르기 때문에) 이 모델 100개, 저 모델 100개, 이런 식으로 운영해야 한다. 이렇게 되면 배보다 배꼽이 더 큰 투자가 된다”고 주장했다.

김 교수는 또 높은 설치비용 대신 낮은 효용성 문제도 지적했는데, 그는 “국내에서도 배터리 교체 시스템을 제주도에서 버스에 적용하려 했던 적이 있다.

그런데 배터리가 무겁기 때문에 사람이 할 수 없다 보니 설비에 기본적으로 돈이 많이 든다.

비용 대비 효과가 떨어져서 사업이 실패로 돌아갔다.



(배터리) 교체 스테이션도 운영하고 충전소는 충전소대로 운영하기에 아직 자본주의 구조상 이익이 안 난다. 아직은 시기상조"라고 덧붙였다.

김필수 교수의 이런 주장은 4월 26일 보도된 <배터리 교체 시스템 국내 도입 가능성 사실상 '제로'...이유는?>

제하의 기사에 실렸으며, 녹색경제신문도 김 교수의 이런 주장을 근거로 ▲현대차·폭스바겐·테슬라 등 (배터리) 전용 플랫폼 독자 개발...단일화 어려워 ▲효용성 낮아 국내 도입 가능성은 사실상 ‘제로’ 등의 부제를 뽑기도 했다. 

특히, 김 교수는 “(세계1위 배터리 제조사인) CATL은 어떻게 배터리 교체 스테이션(스왑핑)을 특정 지역에서 상용화 할 수 있었을까”란 녹색경제신문의 질의에, “중국은 시장 자체가 워낙 크고 전 세계 전기차 시장의 40% 이상을 차지하고 있기 때문에 모델 단일화가 가능하다.

중국 시장의 스케일 자체가 크기 때문에 할 수 있다”며 규모의 경제론으로 답변을 대신했다.

그러면서, “국내에서도 (배터리 스왑핑을 도입) 하려고만 한다면, 컨소시업을 구성해서 진행하면 되긴 하지만, 아직 수익 측면에 있어서 답이 안 나온다.

중국이 하는 걸 일단 지켜보는 이유”라며 배터리 스왑핑 국내 도입에 조심스런 모습도 내비쳤다.    

◆ 국내 특허 현황은

배터리 스왑핑 무용론은 배터리 스왑핑에 대한 특허출원 및 정부 차원의 연구개발 횟수를 통해서도 단적으로 확인할 수 있었다.

과학기술 지식인프라 플랫폼인 사이언스온(ScienceON) 사이트에서 ‘전기차 배터리 교환시스템’ 관련 특허 현황을 검색한 결과, 모두 4개의 특허 결과물이 검색됐다.

‘자율주행 자동차의 자율주행 시스템’ 특허 현황 검색 결과인 118개와 비교해도 현저히 낮은 수치다.

또, 정부 차원의 R&D 연구 횟수에서도 확연한 차이를 보였는데, 자율주행 시스템 관련 연구 보고서 건수가 414건인 반면, ‘전기차 배터리 교환시스템’ 연구 보고서는 단 2건에 그쳤다. 

이처럼, 배터리 스왑핑의 불모지나 다름없었던 국내시장에서도, 숨은 기술자들의 배터리 교환 시스템의 연구개발 의지는 꾸준히 이어졌다.

먼저, 이남재 씨가 출원한 <전기차 배터리 교환 시스템 및 방법(특허등록번호:10-1864483)>은 교체형 전기차 배터리를 이용하여 별도의 충전 시간을 소모하지 않고 간단하게 배터리 교체만으로 쉽게 전기차를 운행시키는 시스템으로, NFC(near field communication) 메모리를 활용해 배터리의 수명과 사용 이력까지 관리할 수 있게 해주는 기술로 특허를 얻었다.



(주)레딕스와 엘에스산전(주)도 X·Y축 이동제어가 가능한 배터리 그리퍼(battery gripper)와,  배터리 그리퍼를 상하로 이동시키는 그리퍼 승강유닛을 활용해 전기차 배터리를 신속하고 편리하게 교환할 수 있는 <전기차 배터리 교환 스테이션 시스템(특허등록번호:10-1675427/ 10-1675428)> 기술로 2개의 특허를 얻었다.

국민대학교산학협력단도 배터리 교체를 미리 예약하고 그 예약 정보에 따라 사전에 해당 배터리를 준비한 상태에서 전기자동차의 진입과 동시에 로봇에 의해 신속하게 교체 작업이 수행되는 <배터리 교환방식의 전기차 충전스테이션 시스템(특허등록번호:10-2011-0032024)> 기술로 특허를 얻었다.

이 중, 이남재 씨와 국민대학교산학협력단의 특허는 어떠한 이유에 의해 특허의 법적효력이 소멸됐고, (주)래딕스와 엘에스산전(주)의 특허만 법적효력을 유지하고 있다. 법제처가 운영하는 <찾기쉬운 생활법령정보>에 따르면,

▲특허권 존속기관의 만료 또는 특허료 미납, 특허권 상속인이 없는 경우에 해당되는 법정 소멸사유

▲특허이의신청에 의한 취소결정, 무효심판청구에 의한 무효심결이 확정된 경우에 해당되는 특허청의 행정 처분

▲특허권의 포기 등에 의해 특허의 법적효력이 소멸된다.  



 
◆ 해외 특허 현황은

한국특허전략개발원 김병년 특허활용팀 김병년 그룹장이 오토저널(한국자동차공학회 발행) 2018년 6월에 기고한 <전기자동차 배터리 교체 시스템 분야 특허 현황> 기사에 따르면,

전 세계 최초로 배터리 교체 시스템 상용화에 앞장섰던 Better Place가 프랑스 르노와 합작하여 시범적으로 배터리 교환형 전기자동차를 운영하기도 했었지만, 살아남지 못하고 파산했다.

이와 관련, 김 그룹장은 이 기사에서 “뛰어난 기술력을 인정받고, 전 세계적으로 수십건의 특허를 출원하여 권리를 확보하고자 했던 기업이 파산한 이유는 시장에 너무 빨리 뛰어들었기 때문인 것으로 판단된다.

2000년대 후반 전기자동차에 대한 관심이 폭발하면서 시장이 크게 열릴 것 같았지만 배터리 충전 시간 및 주행거리가 발목을 잡았다.

이를 해결할 수 있는 방법으로 배터리 교체 시스템을 Better Place가 야심차게 들고 나왔지만, 배터리 교체 스테이션을 구축하는 비용이 너무 많이 들었고,

배터리 교체형 전기자동차가 생산도 되지 않고 소비자의 니즈도 없다보니 결국 파산하고 만 것”이라고 Better Place의 파산을 분석하기도 했다.



미국의 Emerging Automotive도 메인배터리와 보조배터리 동시 탑재형 기술로 특허를 얻었으며, 이 특허의 핵심은 운전자가 직접 배터리 잔여량을 확인하고 직접 배터리를 교체하는 것이라고 김 그룹장은 설명했다.

전기차의 선도주자 테슬라도 배터리 교체 시스템 관련 특허를 갖고 있었는데, 김 그룹장은 “테슬라가 배터리 교체 시스템을 시연할 당시만 해도 전기자동차에 대한 관심을 끌기 위해 일회성으로 보여준 것이 아닌가 생각했었는데,

현재 그와 관련된 특허를 출원한 것을 보고 테슬라도 언젠가는 배터리 교체형 전기자동차를 사업화 하겠구나 하는 생각을 갖게 되었다”며

“테슬라의 특허는 전기차를 들어올리는 리프팅 시스템, 배터리를 들어 올리는 시스템, 배터리 이송 시스템 등에 대한 것”이라고 설명했다.

그러면서, 차를 들어 올려서 배터리를 교체하는 방식은 아마도 Better Place의 기존 특허를 회피하기 위한 것이라고 판단했다.