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EV 배터리 교환 vs. 초고속 충전

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글로벌 전기차 혁명이 20년에 접어들었지만 배터리 충전 시간은 여전히 해결해야 할 가장 큰 과제로 남아 있습니다. 두 가지 기본 솔루션인 배터리 교환과 XFC(초고속 충전)는 두 가지 기술 중 아무거나 하나를 고르는 문제가 아닙니다. ‘사용 사례에 따른’ 경제성으로 결정할 문제입니다.

그러나 경제적 기회 비용은 새로운 배터리 화학물질이 상용화되고 새로운 EV 전력 아키텍처가 출시됨에 따라 계속 변화하고 있습니다. 따라서 현재의 기회 비용은 어디에 있는지, 미래에는 어디로 움직이는지를 알아보고 5분 EV 배터리 충전의 가능성에 대해 살펴보겠습니다.

오늘날 배터리 교환은 어디에서 사용되고 있을까요?

오늘날 배터리 교환이 사용되는 두 가지 주요 용도에는 택시와 같은 특정 차량, 차량 공유 서비스, 스쿠터와 같은 소형 이륜 EV가 포함됩니다.

스쿠터와 오토바이용 배터리 팩은 대부분의 사람들이 집어들 수 있을 만큼 작기 때문에 배터리 교환을 크게 단순화하고 비용을 절감합니다. 또한 소형 차량용 배터리 팩은 일반적으로 대형 EV에 비해 낮은 전압을 사용하여 충전 시간이 길기 때문에 배터리 교환이 더 매력적입니다. 배터리 교환의 기술적 이점 및 시간적 이점이 인구 고밀도와 맞물리는 아시아, 인도, 유럽에서는 소형 EV의 배터리 교환 시장이 빠르게 성장하고 있으며 당분간 강세를 유지할 것입니다.

타이베이 지하철역 밖에서 볼 수 있는 Gogoro 전기 스쿠터용 배터리 교환 키오스크
독일 뮌스터에 있는 슈퍼마켓의 Tier 배터리 교환소

중국과 유럽, 그리고 미국에서는 그 정도는 덜하지만, 택시와 차량 공유 서비스도 배터리 교환으로 전환하고 있습니다. 승용차에서 배터리를 교환하는 비용은 소형 EV에 비해 훨씬 높지만, 차량이 충전소에 머물지 않고 도로에서 수익을 창출할 수 있기 때문에 적합합니다. 배터리 충전이 엄청나게 빨라져서 더 이상 택시와 차량 공유 사업자에게 경제성이 문제가 되지 않을 때까지입니다.

크기(및 전압) 문제

4륜 차량의 EV 배터리 팩은 수동으로 교환하기에는 너무 크며 자동화가 필요합니다. 자동화 시스템은 비용이 많이 들고 일반적으로 특정 모델의 EV 또는 특정 배터리 팩과 함께 사용하도록 설계됩니다. 이러한 이유로 인해 스쿠터와 오토바이에 비해 대형 EV의 경우 배터리 교환 비용이 더 많이 듭니다. 동일한 유형의 EV를 많이 보유하는 특정 플릿에서는 경제적으로 배치하는 데 한계가 있습니다.

오늘날의 400V EV 동력 전달 장치와 배터리 팩에서는 충전 속도가 제한적입니다. 이는 플릿에서 배터리 교환 사용을 장려하는 주요 요인입니다. 플릿에서 배터리 교환의 경제성을 바꿀 수 있는 두 가지 요소는 더 높은 전압과 더 나은 배터리입니다. 첫 번째는 이미 등장하고 있습니다. 800V 이상의 배터리 팩은 여러 EV에서 사용할 수 있으며, EV 충전에 수 시간이 걸리면 교환이 합리적일 수 있습니다. 배터리 전압이 높을수록 XFC가 활성화되고 충전 시간은 단축됩니다. 이것으로 경제적 계산을 바꿀 수 있습니다. 배터리를 충전하는 데 15분 이하로 소요된다면 어떻게 될까요?

Solid Power의 이 배터리들은 시범 생산 중이며 약 15분만에 충전할 수 있습니다.
(이미지: Solid Power)

가까운 미래에 15분 충전이 가능해질 것입니다. QuantumScape와 Solid Power 같은 회사들은 15분 충전을 선보였으며 시범 생산을 시작하고 있습니다. 연료 탱크를 채우거나 배터리를 교환하는 것보다는 여전히 오래 걸립니다. 그러나 플릿 운영에서는 연료를 공급하는 동안 차량을 청소하고 소독하는 경우가 많습니다. 차량을 청소하는 과정은 탱크에 연료를 채우는 것보다 더 오랜 시간이 소요될 수 있기 때문에 XFC 및 고전압 배터리 팩을 사용할 수 있는 기회를 더 많이 제공합니다. 이는 성능과 비용의 맞교환에 기반한 경제적인 결정입니다. 전기차가 더 빨리 충전될수록 배터리 교환을 사용하는 것은 덜 매력적입니다.

5분 배터리?

EV 배터리 팩의 5분 충전은 배터리 교환이 필요하지 않게 되는 것을 비롯한 여러 면에서 시장의 판도를 바꾸는 발전이 될 것입니다. StoreDot, EExion, Nyobolt와 같은 여러 기업이 약 5분 안에 충전할 수 있는 EV용 첨단 배터리와 슈퍼 커패시터를 개발하고 있습니다. 이 5분 배터리 중 일부는 대형 EV뿐만 아니라 스쿠터도 겨냥하고 있습니다. 이러한 노력은 결실을 맺기까지 수년이 걸립니다. 따라서 배터리와 EV 기술이 계속 발전하고 있는 중에 배터리 교환도 완전히 사라지지 않고 알 수 없는 미래를 위한 기술적, 경제적 틈새 영역으로 남아 있을 가능성이 있습니다.

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