전기차 배터리 문제의 대안, 그리드 스토리지인가
전기차 배터리 문제의 대안, 그리드 스토리지인가
  • 정의윤 기자
  • 승인 2020.01.09 09:10
  • 댓글 0
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사진=셔터스톡
사진=셔터스톡

[퓨처타임즈=정의윤기자] 전기차는 인간에 의해 구동된 그 어느 자동차보다 더 인기 있을 것이다. 그 핵심에 있는 테슬라는 배터리 기술 회사이기도 한데 전기차를 사는 것은 배터리를 사는 것과 같다고 농담하기도 한다. 전기차의 배터리는 그 만큼 중요하며 전기차를 구동하는 컴퓨터는 배터리 없이는 구동하지 못하기 때문이다.

테슬라 모델S는 표준 실린더 리튬이온 전지로 냉각 시스템을 구축한다. 하지만 모델 S는 배터리 충전을 100% 할 때 문제가 생기므로 80%까지만 충전해야 한다. 사실 60%에 해당되는 3.92볼트로 충전하는 것이 적당하다. 배터리 수명을 단축하는 몇 가지는 다음과 같다.

- 0에 가까운 방전

- 방전하는 동안의 열기

- 물리적 손상을 일으키는 열 확장의 원인이 되는 충전시 열기

- 특히 고충전 상태를 오랜 기간 동안 유지하는 상태에서 따뜻한 열기는 위험하다.

배터리에 대해 보고된 통계는 거의 없지만 중요한 것은 사용 가능한 기간 동안 얻을 수 있는 시간당 총 와트이다. 배터리의 수명주기는 마일로 나타내며 비용도 마일로 계산한다. 테슬라의 배터리는 4만달러로 15만 마일을 지속한 후 1만 달러에 판매된다. 이것은 마일당 직선 비용이 20센트로 일반 자동차의 가솔린 비용보다 더 많은 셈이다.

인간은 원래 운전하기를 원하며 그것이 변하기는 어렵다. 재미도 있거니와 다른 차들보다 앞서고 싶어 가속하기도 한다. 그러나 얼마나 오랜 시간 동안 갈 수 있을지 알지 못하며 항상 준비된 유연한 자동차를 원한다.

전기 로봇택시는 게임을 변경시킨다. 전기차는 예상하여 가속 페달을 밟아 운전한다. 운전자는 빠른 재미를 원하지만 승객은 부드러운 운전을 원한다. 심지어 배터리 온도에 근거하여 운전 패턴을 설정할 수 있다. 배터리가 너무 따뜻해진 건 아닐까? 그러면 식히면 된다. 속도가 빠르거나 느릴 때 모두 적용된다. 재생 제동 장치는 에너지를 절약하고 가속 범위를 줄여준다. 제동장치를 사용하면 너무 많이 배터리는 가열되고 더욱 천천히 출발해야 한다. 특히 교통 신호등과 교통에 대한 정보가 있다면 큰 차이를 가져온다.

로봇택시는 항상 배터리 충전 사이클의 스윗 스팟(Sweet spot)을 사용할 수 있다.

- 당신을 태우러 로봇택시가 온다면 최대 범위에서 제공된다.

- 종종 수요가 예측되는데 수요가 예상되거나 발생하는 경우 차량은 60% 이상 충전할 수 있다.

- 로봇택시 충전은 전기가 저렴한 밤을 선호하며 최적의 수준으로 돌아갈 때까지 충전할 수 있다.

- 전에 언급한 것처럼 배터리 교환은 인간에게는 잘 맞지 않는다. 그러나 로봇은 충전을 약속하거나 충전하기 위해 나가는 것을 신경쓰지 않는다. 이것은 로봇택시가 스윗 스팟에서 배터리를 사용하고 밤에 싼 전원으로 충전하는 것을 쉽게 한다.

- 배터리 교환을 원치 않으면 충분히 사용할 수 있는 범위에서 충전하면 된다. 차량은 작은 오토바이나 액체 연료 탱크에 있는 트렁크 배터리, 배터리 트레일러 심지어 슬롯 단위 픽업을 위해 저장소로 갈 수 있다.

- 열이 발생하면 로봇택시는 배터리를 유지하기 위해 그늘이나 시원한 곳을 찾을 수 있다.

로봇택시는 어느 정도의 손실은 상관 없다. 배터리가 오래 되면 능력은 떨어진다. 인간은 100마일의 범위에서 산 차량이 60의 일을 수행하는 것을 받아들이지 못한다. 인간에게는 배터리 교체 시간이다. 로봇택시에게는 단지 조금 더 짧은 범위를 의미하며 장거리 여행에 전송되지 않는 것을 의미한다. 그렇지 않으면 출발에 앞서 최대 배터리 수명을 이용하기 위해 60%만 충전할지 충전을 더 하여 남아 있는 수명으로 배터리를 최대한 이용할지를 결정할 수 있다.

물론 범위를 축소하면 또다른 문제가 발생된다. 남은 범위는 배터리 여분 무게에 따라 수행된다. 특히 배터리가 무게의 가장 큰 요소인 초경량 차에서 그렇게 에너지가 사용되고 있다. 결국 배터리가 완전히 소모되는 시간이 온다. 이제 판매할 때이다. 테슬라는 자동차 배터리가 사용되는 가정이나 그리드 스토리지 시장을 생산하기 위해 노력하고 있다. 이러한 적용에서 무게는 문제가 되지 않으며 남은 수명에 대한 비용이 시간당 와트로 정해진다. 기능에 대해서는 걱정 안해도 되며 시장 가격을 지불하기만 하면 된다.

결국 배터리의 재활용이다. 리튬 이온은 500~1000사이클에서 실행된다. 테슬라의 기술은 그것에 그친다. 배터리가 소진되는 수명기간이 얼마나 될지 누가 알겠는가?

그리드 스토리지?

전기 자동차는 저장된 배터리가 사용된다. 문제는 오늘날 배터리가 있는 차는 배터리를 넣고 빼는데 15센트의 비용이 든다. 즉 그리드 스토리지를 의미하는데 이 가치에 15센트에 마진을 더해 산 가격이 그리드의 현물 가격이 된다. 야간 전력은 6센트로 낮은 비용으로 얻을 수 있지만 수요가 많지 않다. 그리드의 최대 수요는 오후 4시에서 7시 경으로 운전에 최적인 시간이다. 대부분의 자동차 소유자들은 마지막 시간에는 전원에 남아 있는 돈을 얻기 위해 배터리를 방전하고 싶어한다. 차를 사용하지 않을 거라면 그렇게 할 수 있다. 물론 그리드의 전원을 파는 것은 너무 따뜻하지 않게 하고 배터리를 훼손하지 않는 범위에서 이루어진다.

그리드가 최대 수요지점에 도달할 때 가격도 오른다. 추가 전력 설비 용량을 구축하는 것은 비용이 많이 든다. 스토리지 자동차의 배터리가 사용되지 않는다면 배터리 교환시설에서 교환할 수 있다.


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