‘실생활 니즈에 맞게 설계된 세계 최초의 전기 자동차’

2009년 8월, 닛산이 세계 최초의 전기차 ‘리프(LEAF)’를 공개할 당시 붙인 수식구이다. CEO인 카를로스 곤은 “리프는 탄소 배출(Emission)을 줄이는 게 아니라 없앨 수 있는 자동차이다.”라고 역설하면서 내연기관 자동차와의 차별화 포인트로 ‘친환경성(Zero-emission)’을 부각시켰다.

2016년까지 150만 대를 판매하겠다는 야심찬 목표로 2010년 말 출시했지만 결과는 2011년까지 설정한 목표인 2만 대의 절반에도 못 미쳤다. 리프의 판매 저조와 더불어, 급기야 지난해에는 전기차보다는 하이브리드 자동차가 오랜 기간 친환경차의 중심이 될 것이라는 의견이 지배적이었다.

지난해 출시되어 인기리에 판매중인 테슬라의 ‘모델S’와 오는 11월 독일에서 출시 예정으로 높은 기대를 모으고 있는 BMW의 ‘i3’는 ‘프리미엄 성능’, ‘영감을 주는 디자인’을 전면에 내세우고 있다. 과거처럼 친환경성을 전면에 내세우기 보다는 프리미엄 성능이나 디자인 등을 강조하고 있다.

소구 포인트가 달라진 만큼 전기차에 대한 관심도 다시금 살아나고 있다. 모델S가 올해 매 분기 목표를 초과하는 판매량을 기록하면서 테슬라의 시가총액이 GM의 30%에 육박할 정도다. 이 신생 기업의 놀라운 성과에 기존 완성차 업체들도 가격 인하와 함께 전기차 경쟁을 본격화했다. 전체 전기차 판매량도 눈에 띄게 달라졌다. IHS 발표에 따르면, 올해 상반기 전세계 순수전기차(BEV) 판매량이 3만 7천 대로 전년 동기 대비 2배 이상(103.5%) 급증했다.

이처럼 최근 불고 있는 전기차 붐은 과거 닛산이 리프로 시동을 걸었던 때와는 사뭇 다르다. 과거와 어떻게 다르며, 과연 시장 대중화로 이어질 수 있을까?

‘사야 하는 차’에서 ‘사고 싶은 차’로

닛산의 리프에서 볼 수 있듯이 과거 전기차의 시도는 높은 차량 가격, 배터리 성능 한계, 충전 인프라 부족이라는 근본적인 문제와 함께, 소비자가 체감하기 어려운 친환경성 내지 경제성 같은 당위적인 가치에 치우쳐 소비자의 관심을 끌지 못했다.

그러나 최근 테슬라와 BMW 같은 전기차 업체들은 달라진 승부수로 소비자들의 관심을 끄는 데 성공했으며 전기차 열풍을 주도하고 있다. 물론 현재의 분위기는 각국 정부의 환경 규제에서 촉발되었고 정책적 지원이 일조한 면도 있지만, 전기차의 주요 걸림돌을 극복하면서 소비자에게 실질적 가치를 제공하려는 업체들 나름의 혁신적 시도가 주효했기 때문이기도 하다.

한마디로, 전기차가 소비자에게 더 이상 ‘사야 하는 차’가 아닌 ‘사고 싶은 차’로 보이기 시작한 것이다. 차량가격, 주행거리, 충전 등 전기차의 시동을 가로막았던 문제들에 어떤 변화가 있었는지 차례로 살펴보자.

차량가격지난해 KPMG의 전기차 관련 서베이 결과에 따르면 소비자들은 전기차 구매시 비용과 주행거리를 우선적으로 고려하는 것으로 나타났다. 비용은 다름 아닌 소비자들이 전기차 구입을 꺼리게 만드는 비싼 차량가격 문제를 말한다. 이는 2011년 기준 전기차 생산원가의 약 40% 이상을 차지하는 배터리 가격 때문이다.

사정이 이렇다 보니, 그간의 전기차는 배터리 용량을 최소화한 경차 위주로 개발이 진행되었고 세제 혜택 등을 받는다 해도 일반 내연기관차보다 평균 1만 달러 가까이 높은 가격대였다. 리프의 경우, 보조금 혜택을 받아도 닛산 동급 차종인 Versa에 비해 50% 이상 비쌌으니 ‘Affordable Pricing’이라 하기에는 여전히 높았다.

전기차 출시 이후, 판매가 기대만큼 이뤄지지 않자 완성차 업체들은 고가의 초기 비용 대신 고유가 시대를 가정, 5년 이상 장기간에 걸친 총소유비용(TCO; Total Cost of Ownership)에 마케팅 초점을 맞춰왔다. 이것 또한 역부족이었다. 운행에 필수적인 충전 인프라도 갖춰지지 않은 상황에서, 구입시에 높은 대가를 치르면서까지 친환경 이미지만을 위해 전기차를 사는 소비자들은 그리 많지 않았기 때문이다.

프리미엄 이미지로 어필

최근 업체들의 달라진 움직임은 가격 문제를 완벽하게 해결하진 못했지만 더 이상 친환경적 이미지에만 기대지 않는다는 점이다. 오히려 높은 가격의 대가로 브랜드, 디자인, 각종 첨단 IT기능 등으로 무장한 프리미엄 이미지로 어필하고 있다. 가격 하락을 이끄는 배터리 기술 혁신만을 기다리기보다는 차별화된 제품으로 소비자 가치를 극대화하겠다는 역발상 전략이다.

테슬라가 출시한 모델S의 경우, 기본 모델이 7만 달러에 가까운 고가이지만 올해 상반기에만 약 1만 대를 판매했다. 기존의 친환경적 장점에 세련된 디자인과 성능을 강화시켜 소비자가 기꺼이 높은 가격을 지불하게끔 만든 것이다. 리모컨으로 작동되는 매끈한 도어 핸들에, 독창적인 설계로 엔진룸 공간을 트렁크로 변신시키고 기존 트렁크 공간에 보조시트를 장착했다.

17인치 LCD 터치스크린을 적용한 센터페시아(중앙계기판)를 통해서 네비게이션, 오디오, 영상은 물론이고 차체의 모든 정보를 조작할 수 있다. 주행거리도 기존 전기차의 2배 이상에, 최고 시속은 200km에 달하며 정지상태에서 시속 100km까지 걸리는 제로백이 4.2초로 역대 양산형 전기차 가운데 최고 성능을 자랑한다.

독일의 고급 자동차 메이커인 BMW는 최초의 전기차 전용 모델 i3로 럭셔리 전기차 시장에 진출을 발표했다. 유럽 시장 기준으로 책정한 출고가격이 3만 4,950유로로 여전히 높은 편이다. 하지만 제로백 7.2초의 주행성능, 공기역학적 디자인 적용, 프리미엄 브랜드 가치에서 오는 가격 차이 등을 감안하면 경쟁력 있는 가격대로 평가된다. 여기에 운전자가 스마트폰을 통해 언제든 자신의 차와 관련 정보를 공유하고 맞춤형으로 관리할 수 있는 첨단 IT시스템을 장착하였다.

가격 인하 경쟁 본격화

테슬라 모델S의 선전과 BMW i3, 폭스바겐 e-UP! 및 e-Golf 등 유럽 업체들의 잇단 신차 출시 발표에 자극받은 기존 전기차 제조사들이 가격 경쟁에 돌입한 점도 전기차 보급 확대에 긍정적으로 작용하고 있다. 올해 초 닛산이 리프가격을 미국 시장에서 6천 달러 인하해 3만 달러 이하로 낮추면서 가격 인하 경쟁에 앞장섰다.

혼다와 포드 역시 전기차 가격을 10% 이상 내리면서 동참했고, GM의 스파크 EV도 2만 7,495달러로 책정했다. 미국 캘리포니아 주의 경우, 보조금 및 세제 혜택까지 감안하면 닛산 리프의 실제 구입 가격은 2만 달러에도 못 미치게 된다. 자연스레 소비자들의 관심 증가와 구입 가격 부담 완화는 판매량 증가로 이어져 전기차 시장에 다시 활기를 불어넣고 있다.

주행거리

닛산 리프는 한 번 충전으로 160km를 갈 수 있다. 하지만 내연기관 자동차는 한 번 주유로 통상 400~500km를 달릴 수 있다. 이처럼 전기차 구입을 망설이는 이유 중 하나가 도로 한복판에서 차가 멈출 수도 있다는 불안감이다. 그래서 2010년경 출시되던 전기차들 중에는 짧은 주행거리 때문에, 도심 출퇴근이나 마트 등 가까운 곳에 갈 때에 사용한다는 ‘NEV(Neighborhood Electric Vehicle)’라는 개념도 등장했었다.

몇 년 후에는 배터리 기술의 발전으로 한 번 충전으로 좀더 멀리 갈 수 있을 것이라는 기대도 있었다. 그러나 올해 출시 예정인 BMW i3의 주행거리도 리프와 크게 다를 바 없다. 지난 3년 간 배터리 기술의 발전은 눈에 띌 만한 성과를 보이지 못했기 때문이다.

현재 적용하고 있는 배터리의 에너지밀도는 150Wh/kg 수준이고, 미국, 유럽, 일본 등 국가에서 주도하는 전기차 프로젝트 및 폭스바겐, 보쉬 등 각 기업에서 내놓은 로드맵을 통해 볼 때, 2020년까지의 목표도 200~ 250Wh/kg 정도로 설정되어 있다. 이렇게 되더라도 주행거리는 약 300km 수준이며, 내연기관 자동차 대비 절반에도 못 미친다.

배터리 용량 확대 및 Range Extender 적용

이처럼 배터리 기술 발전을 통한 주행거리 확충이 쉽지 않은 상황에서 자동차 기업들은 소비자의 불안을 해소하기 위한 색다른 자구책들을 내놓고 있다. 우선, 테슬라는 개선이 지지부진한 배터리의 단위당 에너지밀도에서 벗어나 배터리팩 용량 자체를 늘리기로 결정했다. 지금까지의 전기차는 제한된 공간 내에 배터리팩을 넣어야 한다는 강박관념에 시달렸다.

배터리 가격이 높다 보니, 경차 위주로 승부를 걸어야 했기 때문이다. 일례로 리프는 24kWh의 배터리팩을 사용했다. 하지만 테슬라는 달랐다. 테슬라의 모델S는 배터리 용량을 늘려 60kWh, 85kWh와 85kWh 퍼포먼스 등 세 가지 옵션으로 출시되었다. 기본 모델로도 1회 충전으로 335km를 주행할 수 있고, 85kWh 옵션의 경우 최대 주행거리는 426km에 달한다. 앞서 언급했던 배터리 기술 혁신 로드맵 상 2020년 주행거리 목표치를 이미 넘어선 셈이다.

반면 BMW i3는 컴팩트한 사이즈로 배터리 용량을 늘리기에는 공간이 여의치 않았기 때문에, 배터리 용량은 22kWh에 불과하다. 대신에 레인지 익스텐더(Range Extender; 주행거리 연장 장치)를 옵션으로 추가했다. 배터리의 충전 상태가 설정된 값 미만으로 하락시, 전기모터 바로 옆에 장착된 647cc 2기통 가솔린 엔진이 주행 중 일정 수준으로 배터리의 충전상태를 유지해 주는 역할을 한다. 이를 적용하면 주행거리를 최대 340㎞로 대폭 늘릴 수 있다.

효율 개선 노력: 경량화 및 에너지 소모 감축

앞서 배터리 용량을 늘리는 것으로 주행거리 문제를 해결하려 했던 테슬라는 배터리 용량을 늘리면 차량 무게가 전반적으로 증가하기 때문에, 주행거리가 기대만큼 늘어나지 않는다는 점도 간과하지 않았다. 배터리 용량 증가로 늘어난 중량을 알루미늄 바디 및 샤시를 적용하여 차체의 무게를 줄였고, 그 결과 배터리를 제외한 공차중량이 1,518kg로 경쟁 모델 대비 200kg 정도 가벼워졌다.

BMW 역시 차체 경량화를 위한 노력도 병행했다. 차량 내부는 탄소강화플라스틱(CFRP; Carbon Fiber Reinforced Plastic), 드라이빙 모듈은 모두 알루미늄 합금으로 만들었다. 뿐만 아니라 계기판 프레임에 마그네슘을 적용, 기존에 비해 20% 가벼워졌다. 이를 통해 경차 세그먼트에 속한 GM 스파크EV의 공차중량 1,355kg보다 가벼운 1,195kg으로 줄일 수 있었다.

부품업체의 움직임도 바빠졌다. 보쉬는 전기차를 직접 만들지는 않지만, 전기차의 부품 개선을 통한 저전력 설계 연구를 진행 중이다. 파워트레인의 에너지 손실을 줄이거나, 바퀴의 구름 저항 저감, 열손실 감소 등 운행시 에너지 소모를 최소화하여 현재 kWh당 5km에 불과한 주행거리를 2020년까지 8km 이상으로 늘리겠다는 계획이다.

충전

전기차 보급 확대의 걸림돌로 충전 문제를 빼놓을 수 없다. 전기차가 정상적으로 운행되려면 일정 규모 이상의 개수만큼 충전소 설치가 선행되어야 하는데, 시장 개화가 불투명한 상황에서 대규모의 투자가 들어가는 충전소 설치에 완성차 업체들은 선뜻 나서기를 주저해왔다.

더구나 전기차의 충전방식 중 완속충전방식은 국제적 표준이 정해져 있지만 급속충전방식은 아직 표준화 이전이라 전기차별 충전 호환이 어렵다. 물론 전기차 인프라구축 업체인 베터 플레이스(Better Place)가 배터리 교체방식으로 충전과 높은 차량가격까지 한꺼번에 해결하려는 시도를 해 보았지만, 르노의 플루언스 전기차에만 적용되는 한계와 사업모델의 경제성 저하로 성공을 거두지 못했다. 사정이 이렇다 보니, 완성차 업체들은 정부나 지자체, 충전소 운영업체만을 바라보며 소극적인 자세를 취해왔던 게 사실이다.

완성차 업체의 자체 해결 노력

그러나 최근 충전 인프라 문제에 적극적으로 달려들어 직접 해결하려는 완성차 업체들의 움직임이 나타나기 시작했다. 단연 돋보이는 기업은 테슬라이다. 이 기업은 자체적으로 고안한 충전소인 ‘슈퍼차저(Supercharger)’를 구축하고 이를 확대 설치할 예정이다. 이름에 걸맞게 우선 충전에 걸리는 시간을 획기적으로 줄였다.

20분 내 배터리의 절반 이상, 40분이면 배터리의 80% 충전이 가능하도록 했다. 북미 지역 기준으로 현재 18곳이 설치되었고, 금년 말 까지 주요 대도시에 설치를 완료하고, 2015년 내에 북미 지역의 98%를 커버하겠다는 계획이다.

단순히 충전소 개수만이 아니라, 핵심 지역의 충전소간 100~160km 정도를 유지해 충전시간 대비 주행거리를 극대화하는데 초점을 두고 추진 중이다. 비용 면에서도 모델S 기본형에서 2천 달러 옵션만 추가하면 평생 무료로 이용할 수 있으며, 모델S 85kWh 퍼포먼스형의 경우 기본으로 제공되어 사용자 부담도 크지 않다.

자체 충전소 설치뿐만 아니라, 테슬라는 충전방식이 다른 급속충전기에서도 자사의 전기차 충전이 가능하도록 차데모 커넥터 및 어답터를 개발했다. 이미 로드스터용에 대해서는 미국, 일본에서 시판 중이며, 모델S용도 출시할 예정이다. 또 다른 대안으로 베터 플레이스의 기술을 활용하여 약 90초만에 배터리를 교체할 수 있는 Battery Swap도 준비하고 있다.

BMW도 i3의 판매에 맞춰 영국의 전기차 충전 인프라 선도업체인 Chargemaster에 추가 투자를 통해 영국 내에 최소 3만개 이상의 충전소를 확보하겠다는 계획이다. 또한 i3 구매자들이 가정에서도 쉽게 충전할 수 있는 BMW i 월박스(Wallbox)를 비롯해, 언제든 자신의 차와 관련 정보를 공유하고 최적의 운전 경로와 충전소 정보를 탐색하여 안내해주는 BMW 커넥티드드라이브(Connected Drive) 서비스를 통해 충전 편의성을 제공할 예정이다.

BMW i3의 성공 여부, 시장 대중화의 잣대

테슬라 모델S의 성공만으로 전기차의 시장 대중화 여부를 낙관하기 어렵다. 전기차의 높은 가격, 짧은 주행거리 등의 문제를 발상의 전환을 통해 테슬라가 니치 플레이어로 성공했지만, 여전히 전기차의 아킬레스건인 배터리 기술과 충전 인프라 등의 문제는 아직까지 만족할 수준으로 해결되지 못했기 때문이다.

프리미엄 이미지와 각국의 보조금을 통해 높은 가격에 대한 부담을 당분간 상쇄시킬 수 있겠지만, 향후 보조금이 줄어드는 것을 감안한다면 전기차의 가격은 더 인하되어야 할 것이다. 하지만 이는 주행거리 확대와 상충된다. 주행거리를 늘리기 위해 배터리 용량을 늘리고, 값비싼 경량화 소재를 이용하였기 때문이다.

내연기관 자동차만큼의 주행거리와 그 수준의 가격을 맞추기 위해서 근본적인 배터리 기술의 혁신이 없다면 자동차 기업이 전기차 사업을 영위하는 것이 어려워질 수도 있다. 충전 인프라도 문제다. 충전 인프라 구축은 몇몇 업체들의 노력만으로 해결될 문제가 아니다. 정부 차원에서는 급속충전소 설치 지원과 함께 전력예비율 등을 감안한 전력 수급 대책 수립도 필요할 것이다.

대부분의 국가들이 중앙집중형 발전을 통해 전기를 생산하고 있고 기저전력과 피크전력의 차이가 점점 커져 전력 예비율에 문제가 발생하고 있는 상황에서, 전기차 충전은 전력 수급에 부담으로 작용할 수도 있기 때문이다. 또한 업체간 충전기술 관련 글로벌 표준화가 아직 이뤄지지 않은 상태로, 테슬라의 슈퍼차저같은 다소 배타적인 충전소 모델만으로는 대중화를 이끌어 내기에는 한계가 있기 마련이다.

하지만 전기차가 연료전지차 등과의 경쟁에서 친환경차의 현실적인 대안으로 하이브리드차의 바통을 이어받은 것만은 분명해 보인다. 전기차와 경쟁을 할 것으로 예상되었던 연료전지차는 현재로서는 가스를 이용한 수소 개질로 연료를 공급해야 하기 때문에 전기차 대비 에너지 효율이 낮을 뿐만 아니라, 가격도 10만 달러 수준으로 테슬라 모델S의 85kW급보다도 비싸다. IHS의 올 상반기 글로벌 친환경차 판매량 조사결과에 따르면 전기차 판매가 급증한 대신 하이브리드차 판매량은 77만1천대에서 78만6천 대로 1.9% 느는 데 그쳤다.

테슬라의 전기차 성공을 통해 수요 확대를 위한 심리적 기반을 마련함과 동시에, 자동차의 전기 동력화에 대한 불안감과 전기차 시장의 불확실성도 어느 정도 해소되었다. 테슬라에 의해 재시동된 전기차 시장은 수요를 촉진할 엑셀레이터를 필요로 하고 있다.

우선 메이저 자동차 기업인 BMW i3가 성공적으로 출시되어 판매량 목표를 채워간다면, 전기차 시장 대중화가 탄력을 받게 될 것이다. 뿐만 아니라, 또 다른 전기차 모델이 단기간 내에 성공하여 전기차 진영의 혁신 경쟁이 가속화된다면, 최근 전기차 전망자료들에서 2020년 이후로 예측하고 있는 연간 판매량 100만 대 도달 시점, 즉 전기차 시장 대중화의 변곡점1도 앞당겨질 수 있을 것이다.