[M오토데일리 박상우 기자] 테슬라의 엘론 머스크 CEO는 지난 22일(현지시각)에 열린 배터리데이에서 미국 네바다 주에 있는 배터리 제조 공장인 네바다 기가팩토리 인근에 전기자동차 배터리용 리튬을 생산할 계획이라고 밝힌 바 있다.
이날 머스크는 “점토 퇴적물에서 리튬을 추출하는 공정을 자체 개발했으며 이를 위해 네바다주의 1만에이커(약 1,200만평) 퇴적물 부지에 대한 이용 권리를 확보했다”고 설명했다.
테슬라가 개발한 공정은 점토 퇴적물과 소금을 섞은 뒤 물을 부어 화학적 반응을 일으키면 리튬이 추출된다. 머스크는 “이 공정이 리튬을 얻기 위한 매우 지속 가능한 방법인데다 리튬 관련 비용을 낮춰줄 것”이라고 밝혔다.
이러한 계획에 전문가들은 비판적이다. 한 전문가는 로이터 통신과의 인터뷰에서 “테슬라의 이 계획은 답보다 훨씬 많은 의문을 제기한다”며 “기존 리튬 프로젝트보다 비용이 낮을 것이라는 머스크의 말을 그대로 받아들여야 하는가”라고 답한 것으로 알려졌다.
먼저 로이터 통신에 따르면 현재 미국 네바다 주에서는 여러 업체가 점토 퇴적물에서 리튬을 추출하는 프로젝트를 진행하고 있다. 이들은 산성을 이용해 점토 퇴적물에서 리튬을 추출하는 공정을 연구하고 있다.
그런데 테슬라는 산성을 활용하지 않고 물을 이용해서 점토 퇴적물에서 리튬을 추출한다고 밝혔다. 특히 건조한 기후의 네바다주에서 리튬 추출에 사용될 물을 확보하기가 쉽지 않을 것인데도 이러한 공정을 개발한다는 것이다.
한 현지 업체 관계자는 “점토에서 배터리에 사용할 만큼의 품질을 갖춘 리튬을 상업적으로 생산할 수 있다면 왜 현재 생산되고 있지 않는가”라며 로이터 통신에 밝힌 것으로 알려졌다.
또 리튬 추출은 매우 어려운 일인데 이를 테슬라가 자체적으로 한다면 리튬을 생산하기까지 최소 4~5년이 걸릴 것이라는 회의적인 반응도 있다.
이런 회의적인 반응에도 테슬라가 리튬 추출 공정을 계속 추진하고 있는 것은 배터리 가격을 낮추기 위함이다.
머스크는 배터리데이에서 “지속 가능한 에너지로 전환하려면 10~15년동안 10TWh의 배터리를 생산해야 한다”며 “그러나 현재 배터리로 이를 달성하기에는 비용이 너무 많이 들어 배터리 생산 규모가 연간 100GWh까지 확대될 미국 네바다 주에 있는 기가팩토리조차도 지속 가능한 에너지로의 전환에 있어서 의미 있는 영향을 주기에는 너무 작을 것이다”라고 설명했다.
이어 “이를 위해 배터리의 용량을 높이면서 가격을 낮춰야 하지만 이 작업이 정체되고 있다”면서 “고용량 저비용 배터리를 개발하고 저렴하게 생산하는 속도를 높이기 위해 다양한 신기술을 개발하고 있다”고 덧붙였다.
그 일환으로 테슬라는 현재 자체 배터리 개발·생산 프로젝트인 로드러너 프로젝트를 운영하고 있다.
이를 위해 테슬라는 지난해 배터리셀 기술을 가진 슈퍼커패시터 제조업체 맥스웰 테크놀로지와 캐나다 배터리 제조업체 하이바 시스템즈를 인수, 자체 배터리 개발에 착수했다. 최근에는 미국 프리몬트 공장 인근에 이 프로젝트를 수용하기 위해 생산 시설과 R&D 시설을 세웠다.
이 프로젝트를 통해 테슬라는 현재 배터리보다 에너지밀도와 전력 생산량이 높으면서 가격이 저렴한 배터리를 개발하고 있다.
또 배터리를 생산하는 과정에서 발생하는 비용을 절감하기 위해 지난해 인수한 미국 배터리 제조업체 맥스웰 테크놀로지의 건식 전극 공정을 도입, 시범생산 중이다.
머스크는 “이 공정은 믿을 수 없을 정도로 복잡하고 공장 용적률이 높은 습식 용매 프로세스를 제거한다”면서 “여기에 자사의 효율적인 프로세스가 적용되면 설비가 차지하는 공간과 셀당 에너지 비용을 10배 줄일 수 있다”고 설명했다.
즉 연간 100GWh의 배터리를 생산하는 데 필요한 공간보다 훨씬 작은 공간에서 최대 1TWh를 생산할 수 있다는 것이다.
여기에 양극의 실리콘 함유량을 높여 배터리의 에너지 밀도를 높이고 니켈 함유량이 높고 코발트가 전혀 없는 음극을 적용하면 배터리팩 비용을 1kWh당 32% 줄일 수 있다.
또 크기를 늘리지 않고도 많은 용량을 넣을 수 있도록 배터리 셀 내부 구조를 개선하고 자체 개발 중인 열처리나 코팅이 없는 합금을 적용하면 주행거리를 현재보다 54% 늘리면서도 배터리팩 비용을 1kWh당 56%, 투자비용을 1GWh당 69&까지 절감할 수 있다.
머스크는 “이를 통해 테슬라의 총 배터리 연산규모를 2022년 100GWh, 2030년 3TWh까지 확대해 장기적으로 연간 2천만대의 전기차를 생산할 계획”이라고 밝혔다.
