토요타, "전고체 배터리 전기차 도로 주행 해보니..."

차봇매거진
2021-09-10

지난 7일 일본 토요타자동차는 전기차 배터리와 탄소 중립에 대한 미디어 및 투자자 설명회를 개최했는데요.


토요타 CTO(Chief Technology Officer) 마에다 마사히코가 발표를 맡았어요.

그는 자동차 산업에서 탄소중립에 접근하기 위한 효과적인 방법 중 하나가 바로 전동화라면서,


하이브리드카(HEV) 3대의 이산화탄소(CO2) 저감효과가 배터리 전기차(BEV) 1대와 동등하다고 주장했는데요.


하이브리드카에 집중하느라 전기자동차 개발과 출시에 뒤처졌다는 비판을 받고 있는 토요타의 현재 상황에 대해 해명하고 싶었나 봐요.


현시점에서는 하이브리드카의 가격이 상대적으로 낮기 때문에, HEV를 활용한 전동화가 CO2 배출을 줄이는 효과적인 방법 중 하나라는 것이죠.

토요타의 수소 엔진(3기통 터보)

하지만 재생 에너지가 풍부한 지역인 경우 배기가스가 없는 자동차, 즉 BEV나 수소연료전지차량(FCEV)와 같은 ZEV의 보급이 보다 효과적이라고 인정했는데요.


남미와 같은 일부 지역에서는 바이오 에탄올을 이용해 CO2 감축을 하고 있다는 점도 상기시켰어요.


토요타는 탄소 중립 달성을 위한 선택지가 확대되도록 여러 가지 방책을 계속 시험해 갈 것이라고 해요.


그래서 현재 토요타는 전동화 차량을 풀 라인업으로 준비하고 있는데요.


토요타는 1997년 1세대 프리우스를 출시한 이후, HEV 외에도 플러그인 하이브리드(PHEV), FCEV, BEV를 선보여왔어요.


HEV의 누적 판매량은 현재 1810만 대에 달하구요.


앞서의 주장에 따르면 이는 BEV, 즉 전기차를 550만대 판매한 것과 동등한 CO2 배출량 감축 효과를 거둔 것이죠.


지금까지 토요타가 생산한 HEV용 배터리 양은, 약 26만대의 BEV에 탑재하는 배터리와 동일하다고 해요.


이처럼 토요타는 HEV 경험을 바탕으로 BEV, PHEV 보급을 가속화한다는 기존 입장을 고수하고 있어요.

바이폴라 배터리

이번 발표에서는 특히 배터리에 대한 토요타의 독자적인 접근법과 경쟁력이 강조됐어요.


HEV용 배터리는 출력형, 바꾸어 말하면 순발력을 중시하고,


PHEV·BEV는 용량형, 이른바 내구성을 중시하고 있는데요.


토요타는 HEV용 배터리를 니켈 수소 배터리와 리튬 이온 배터리 각각의 특성을 살려 발전시켜 왔어요.


올해 발표한 순발력 중시형 바이폴라 니켈 수소 배터리도 앞으로 탑재 차종을 확대할 것이라고 해요.

토요타 라브4 플러그인하이브리드

2020년대 후반에는 PHEV·BEV용으로 더욱 진화한 신형 리튬 이온 배터리를 제공할 수 있도록 개발을 진행하고 있어요.


토요타는 하이브리드카에 오랫동안 니켈 수소 배터리를 고집하는 등 보수적인 경향을 보여왔는데요.


배터리 개발에 있어서 토요타가 가장 중요하게 생각하고 있는 것은 예나 지금이나 안정성이기 때문이에요.


소비자가 안심하고 사용할 수 있는 배터리를 개발하겠다는 것이죠.

토요타 초소형 전기차 C+POD

안전, 긴 수명, 고품질, 양품 염가, 고성능이라는 5가지 요소를 높은 수준으로 균형 잡는 것을 목표로 하고 있어요.


예를 들어 배터리 사용 수명이 길면 차량의 잔존가치에도 영향을 미치게 되죠.


항속 거리를 생각하면 높은 에너지 밀도라는 고성능이 필요하구요.


충전 속도를 너무 빠르게 하면 안전성에 영향을 미쳐요.


그러므로 각 요소의 균형을 취하는 것이 안심하고 사용하는데 중요하다고 입장이에요.

토요타 C-HR EV

어쨌든 HEV용 배터리를 통해 얻은 경험으로 앞으로도 안심하고 사용할 수 있는 배터리를 제공하겠다는 것인데요.


토요타의 전기 크로스오버 모델인 C-HR EV용 배터리의 경우 지금까지의 PHEV에 사용했던 배터리보다 10년 후의 용량 유지율이 대폭으로 향상되었다고 해요.


또한 곧 시장에 투입될 예정인 토요타 bZ4X에서는 90%라는 세계 최고 수준의 내구 성능을 목표로 개발을 마무리하고 있어요.


지난 7월에 발표한 신형 토요타 아쿠아에 채용한 바이폴라형 니켈 수소전지는 토요타 자동직기와 공동 개발했고, 구형 아쿠아에 탑재한 배터리와 비교해 출력 밀도가 2배 향상됐어요.

전기차 배터리 가격 50% 낮추고 전고체 배터리 도입

토요타 bZ4X (콘셉트)

미래에는 BEV 보급을 위해 비용을 절감하여 합리적인 차량 가격으로 제공하려고 하는데요.


우선 배터리 자체의 비용을 재료나 구조의 개발을 통해 30%이상 절감한다는 목표에요.


그리고 bZ4X 이후 1 km 당 소비 전력(전비)을 30% 개선할 것인데요.


전력 효율성이 향상되면 배터리 용량이 감소해 비용이 30% 절감된다고 해요.


이와 같이 차량·배터리 통합 개발을 통해 2020년대 후반에는 bZ4X 대비 대당 배터리 비용을 50% 절감한다는 목표에요.



전고체 배터리를 탑재한 토요타 콘셉트 모델

토요타는 액체 배터리의 재료 진화와 구조 혁신에 도전하는 한편 전고체 배터리의 상용화도 목표로 하고 있어요.


전고체 배터리는 고출력, 긴 항속거리, 충전시간 단축 등의 장점을 갖게 되는데요.


현재 토요타는 전고체 배터리를 탑재한 차량을 제작해 주행 데이터를 얻고 있는 단계에요.


전고체 배터리의 짧은 수명을 개선하기 위해서는 고체 전해질의 재료 개발이 필요하다고 해요.

배터리 공급 시스템 관련해서는 글로벌 시장의 다양한 요구에 부응할 수 있도록 유연한 체제구축을 추진하고 있어요.


예를 들어 BEV 보급이 예상보다 빠를 경우 현재 검토하고 있는 180GWh를 넘어서 200GWh 이상의 배터리를 준비하겠다는 것인데요.


앞서 소개한 ‘안심하고 사용할 수 있는 배터리’를 지향하는 차원에서 일정량의 자체 생산을 통해 필요한 기술을 확립하고, 그 콘셉트를 이해하고 실천할 파트너와 제휴할 방침이에요. 


이러한 배터리 공급 체제 정비와 연구 개발 투자액은 2030년까지 약 1.5조엔이 될 것으로 토요타는 예상하고 있어요.