中 BYD, CATL 넘어 1위 "가즈아"… '블레이드 배터리'로 초격차?

중국 BYD가 지난 7월 LG에너지솔루션(4.4GWh)을 넘어섰다. CATL에 이어 세계 배터리 2위(6.4GWh) 공급사가 됐다. 지난달 기존의 절반 두께인 이른바 블레이드 배터리로 유럽 승용차시장에 진출한 데 이어 이 배터리를 탑재한 전기버스와 전기트럭으로 유럽시장 진출움직임을 보이고 있다. (사진=BYD)

중국 BYD가 새로운 전기버스(eBus) 플랫폼과 함께 엄청난 안정성을 가진 ‘블레이드 배터리’를 유럽시장에서 소개하면서 현지 전기 상용차 시장 공략에 나섰다. 지난 20일 독일 하노버에서 개막돼 25일까지 6일간 개최된 하노버상용차박람회(IAATransport 2022)에서 전기버스, 전기트럭 모습을 처음 공개했다. 이미 BYD는 지난 8월 유럽승용차시장에 진출했다. 이제 최첨단 블레이드 배터리기반의 전기버스와 전기트럭으로 유럽시장 진출을 노크하고 있다.

BYD는 그야말로 깃발을 날리며 선전중이다. 심지어 이달 들어서는 현대차그룹이 내년에 중국에 출시할 SUV 전기차 2종(프로젝트명 OE,OV)에 BYD의 블레이드 배터리를 첫 탑재할 것이라는 소식까지 나왔을 정도다. (그동안 현대차그룹은 중국에서 생산하는 전기차에 세계 최대 배터리 업체인 중국 CATL의 배터리를 탑재해 왔다.)

전기차 전문매체 톱일렉트릭SUV, 일렉트렉, 일렉트릭 리포트 등을 통해 세계 전기차와 전기차 배터리 시장에서 무서운 기세로 치고 나가는 BYD의 리튬인산철(LFP) 기반 최첨단 ‘블레이드 배터리’ 및 이를 장착한 전기버스, 전기트럭에 대해 알아봤다.

블레이드 배터리는 리튬이온 배터리와 비교했을 때 가격이 저렴한 장점 외에도 다양한 이점을 갖는 것으로 알려졌다. 이 배터리는 칼날처럼 얇고 긴 배터리 셀을 여러 개 끼워 만드는 방식으로 조립되며 기존 전기차용 배터리보다 납작하다. 배터리 셀에서 모듈화하지 않고 바로 팩을 만드는 ’셀 투 팩‘이 가능해져 전기차량 설계 시 사용공간과 주행거리를 함께 늘릴 수 있는 게 장점이다. 성능 시험에서는 열에 안정성을 보이며 심지어 못관통 시험에서도 안정성을 보인 것으로 나타났다. 블레이드 배터리가 탑재된 BYD의 첫 전기승용차 ‘한’의 1회 충전 주행거리는 600㎞(유럽 인증 기준)에 이른다.

블레이드 배터리로 세계를 놀라게 하다

지난 7월중 세계 배터리 2위 공급업체가 된 BYD가 블레이드 배터리로 CATL까지 넘어서면서 세계 1위를 노리고 있다. (사진=BYD)

이번 주 독일에서 열린 하노버 상용차박람회(IAA Transportation,9.20~25) 프레젠테이션에서 중국 전기차 제조업체인 BYD은 블레이드 배터리(Blade battery)를 선보이면서 참관자들의 이목을 끌었다. 이는 BYD가 앞으로 유럽에서 처음으로 선보일 수많은 상업용 전기차 기술을 공유하는 과정에서 나왔다.

참관자들을 놀라게 한 것은 BYD가 개발한 뛰어난 내구성을 가진 ‘블레이드 배터리’로 구동되는 이 회사의 새로운 전기버스(eBus) 플랫폼과 전기트럭이었다. 블레이드 배터리는 2020년 처음 생산돼 현재 BYD 승용차에 한을 시작으로 여러 승용차에 탑재돼 판매되고 있다.

BYD는 현재 중국에서 상하이전기차(SAIC)에 이어 2위를 차지하는 전기차 업체다.

BYD는 지난해에만 32만 대 이상의 배터리 전기차를 생산했으며, 이는 SAIC에 이어 중국내 2위다. 이 회사는 올해 상반기에 64만1000대 이상의 전기차를 판매했다고 발표했다.

중국을 넘어 세계로 간다

BYD 전기버스(eBUS)의 블레이드 배터리 파워트레인 플랫폼. (사진=BYD)

무서운 것은 BYD의 전기차 영향력을 계속 확장해 나가고 있다는 점이다. 이 회사는 중국과 수십개 국가에서의 존재감에도 만족하지 않고 일본, 독일, 스웨덴 같은 새로운 시장에서 진출을 발표하며 전기차 영역을 계속 확장해 나가고 있다.

미국에서 BYD는 스웨덴 아인라이드 같은 회사의 트럭과 통학용 전기 스쿨버스 부문에 전념하고 있다.

그러나 BYD의 무서운 저력은 전기 자동차는 물론 배터리와 기타 전기차를 지원하기 위한 다른 기술들을 개발하고 있다는 점에 있다. 게다가 거기서 뛰어난 역량을 보여주고 있기까지 하다.

특히 BYD의 블레이드 배터리 기술은 테슬라의 관심을 끈 더 안전하고 내구성이 뛰어난 이른바 셀투팩(Cell to Pack·CTP)방식으로 설계돼 있다. 이 배터리는 곧 베를린에서 생산되는 테슬라 모델Y에도 들어갈 것으로 보인다.

BYD, 기존 전기승용차 이어 상용차로 블레이드 배터리 적용 확대

BYD가 기존 배터리에 절반 두께에 불과한 블레이드 배터리로 유럽 승용차 시장은 물론 상용차시장 진출을 선언했다. (사진=BYD)

블레이드 배터리는 현재 씰(Seal) 및 한(Han) 같은 BYD의 모든 승용전기차에 탑재돼 있다.

BYD는 독일 하노버 행사에서 열린 발표에 이어 이제 두 대의 신형 트럭과 완전 전기버스플랫폼을 시작으로 자사의 블레이드 배터리를 상용 전기차에 구현할 계획이다.

BYD는 IAA 행사장 발표에서 블레이드 배터리를 통해 기존에 비해 50% 더 많은 공간을 확보하는 뛰어난 적응성을 가진 전기버스의 블레이드 플랫폼에 대한 세부 정보를 공유했다. 이는 배터리 용량을 늘리는 동시에 전기차 섀시 무게를 감소시켜 더긴 주행거리 확보에 기여한다.

BYD는 발표하는 동안 이 블레이드플랫폼이 12m 길이의 차세대 전기버스(eBus) 플랫폼에 어떻게 적용되고 있는지 보여주었다. 이 버스 플랫폼은 이를 처음 선보인 유럽시장을 위해 특별히 설계됐다. 이 전시회에서는 ETM6라고 불리는 도시형 7.5톤 택배 트럭과 물류 및 폐기물 수집용 19톤 전기트럭인 ETH8도 선보였다.

하지만 BYD는 유럽연합(EU) 전역의 버스용으로 공급될 블레이드 배터리를 장착한 새로운 전기버스 사양까지 공유하지는 않았다.

다만 이 대목에서 최근 국내 한 연구원의 보고서를 통해서도 화제가 된 BYD의 성장성과 그 핵심인 블레이드 배터리에 대한 궁금증이 생긴다.

궁금해지는 BYD 블레이드 배터리의 장점

BYD가 블레이드 배터리를 최초로 적용해 생산중인 전기승용차 ‘한’. BYD의 블레이드 배터리는 기존 배터리에 비해 공간을 50% 더 제공한다.(사진=BYD)

지금까지 비공식적으로 알려진 블레이드 배터리에 대한 내용은 다음과 같다.

BYD는 지난 2020년 배터리 안전성에 새로운 기준을 세우겠다고 약속하고 배터리 이름을 ‘블레이드 배터리’로 명명했다. 이 배터리는 엄선된 차량에만 사용될 계획이었으나, 현재 BYD는 진플러스(Qin Plus), 송플러스(Song Plus), BYD 탕EV(Tang EV), BYD 위안플러스(BYD Atto 3), E2 등 여러 모델에 이 기술을 적용했다.

BYD 블레이드 배터리 기술은 수년간 개발해 왔고 2020년 처음 등장했다. 이 배터리는 우리나라 배터리 업체들의 일반적인 전기차 배터리 제조 공식인 니켈 코발트 망간(NMC ·3원계 배터리) 배합과 달리 리튬 이온 인산철(LFP) 화학특성을 가진 배터리다.

이 배터리 기술은 무엇보다도 BYD 블레이드 배터리는 여러 개의 모듈을 사용하는 대신 모든 셀을 적층하여 다른 배터리 블록에 비해 50% 이상의 공간을 절약한다. 또한 발열 문제에서 크게 개선을 보였다는 게 자랑이다.

BYD는 배터리 열 관리 시스템(BMS)을 사용하여 모든 극한 기후 조건에서 배터리의 온도가 최적의 수준으로 유지되도록 한 최초의 회사 중 하나다.

BYD 블레이드 배터리의 에너지 효율은 매우 높아 업계에서 가장 긴 주행거리의 새로운 에너지차량을 만들 수 있다. 이 회사는 지난 27년간 배터리 기술 개발에 대한 회사의 노력은 진정으로 성과를 거두었다고 말한다.

허롱 핀드림 배터리 회장 겸 BYD 부사장은 블레이드 배터리에는 네 가지 다양한 이점이 있다고 말한다. 즉, ▲느린 발열 ▲저발열 ▲발열 반응에 이르기까지 높은 온도 필요 ▲파괴시 산소를 방출하지 않는 능력이 그것이다.

블레이드 배터리는 못 침투 테스트에서도 안정성을 보였다. (사진=BYD)

BYD는 자사의 LFP 기술이 새로운 에너지 차량(NEV) 라인업의 핵심이라고 말한다. 이 세계 최대 LFP 배터리 제조업체는 오는 2024년까지 전 세계 전력 배터리 시장의 60% 이상을 차지할 것으로 기대하고 있다.

다른 전지에 비해 열적 안정성이 우수한 재료를 사용해 제조된 이 코발트 없는 배터리는 과충전 시험, 크러쉬(압쇄 저항) 시험, 열 시험 등 엄격한 안전성 시험을 통과했다. (크러쉬시험은 샘플이 변형, 파괴, 산산조각 또는 붕괴될 때까지의 압축 하중을 측정하는 것을 포함한다.)

BYD의 엔지니어들은 블레이드 배터리로 못 관통, 섭씨 300℃까지 가열, 260%까지 과충전 후 시험, 구조적 강성 테스트 등을 거쳤다.

이 배터리는 못 관통 시험에서 연기나 화재가 발생하지 않았으며, 표면 온도는 30~60℃ 범위였다. 동일한 시험에서 3원계 리튬전지는 500℃를 넘어 연소됐으며, 기존 LFP 블록전지는 200~ 400℃의 온도에 이르렀으나 화재나 연기를 내뿜지 않았다.

실험실에서 세 종류의 배터리가 못 관통 테스트를 거쳤다.

먼저 3원계(NMC) 배터리 위에 날계란을 올려놓고 이 테스트를 수행했다. NMC 배터리는 못이 관통하자마자 폭발했다. 두 번째 테스트에서는 일반 LFP 배터리를 관통했고, 다시 위에 날달걀을 올려 과열을 점검했다. 시험이 진행되면서 날계란은 연소됐고, 온도는 최대 400℃까지 기록됐다.

그리고 마지막으로 못이 BYD 블레이드 배터리를 관통했을 때 날계란은 익지 않은 상태로 남아 있어 가열에 문제가 없음을 알 수 있었다.

그게 다가 아니다. BYD는 블레이드 배터리를 300℃의 도가니에 넣었는데 여기에 넣은 블레이드 배터리를 꺼내니 손상이 없었다고 한다. 260%까지 과충전한 뒤에도 화재나 폭발이 보고되지 않았다. BYD는 46톤 트럭이 블레이드 배터리를 밟고 지나가는 극한 구조 테스트를 수행했지만 누출, 변형, 연기는 발생하지 않았다. BYD는 배터리가 테스트 후 완벽히 손상되지 않았으며 테스트 후에도 여전히 전기차에 사용할 수 있다고 말했다.

BYD 블레이드 배터리 사양은

BYD의 블레이드 배터리 사양. (자료=톱일렉트릭SUV.com)

BYD 블레이드 배터리는 사양에 있어서도 타협이 없다. 싱글셀 디자인은 길이 37.7인치(96cm), 너비 3.5인치(9cm), 높이 1.35cm로 컴팩트하다. 싱글셀들은 어레이에 놓이고, 블레이드형 배열로 팩에 삽입된다. 이 배열은 3000회 충방전 사이클로 120만km(74만 마일) 이상의 주행거리 수명을 가능케 해 준다.

BYD 블레이드 기술은 성능을 저하시키지도 않는다. ‘e-플랫폼 3.0’을 기반으로 한 새로운 BYD 자동차는 BYD 블레이드 배터리와 함께 표준으로 제공된다.

BYD 씰(해외에서 BYD Atto4로 판매)은 후륜구동 및 4륜구동 드라이브 트레인 레이아웃을 제공하며 150kW, 180kW 및 듀얼모터(전방 160kW + 후방 230kW 모터로 구성) 3가지 모토로 제공된다. 또한 최고 시속 180km를 기록한다.

e-플랫폼 3.0상의 최고 사양 BYD 차량은 2.9초 만에 멈춘 상태에서 시속 97km로 달릴 수 있으며 최대 주행 거리는 966km에 이른다. 게다가 800V의 작동 전압 덕분에 5분 충전만으로 90마일(145km)을 주행할 수 있다.

높은 에너지밀도 추구하면서 간과된 배터리안전성 강화

중국 신식산업부가 지난달 31일 공개한 도요타의 bZ전기차. 앞서 도요타는 워렌-버핏이 투자한 이 회사 배터리 기술에 관심을 보였다. 이어 지난달 31일 중국판매용으로 출시된 일본 도요타의 bZ 세단은 BYD 블레이드 배터리를 사용한 것으로 알려지고 있다. (사진=MIT)
BYD 블레이드 배터리는 도요타, 스즈키는 물론 테슬라의 관심까지 끌고 있다. (사진=BYD)

BYD는 일부 전기차 제조업체가 더 높은 주행거리를 목표로 하면서 배터리 안전성을 훼손했을 수 있다고 보고 있다. 높은 에너지 밀도를 추구하면서 배터리 안전성은 간과돼 왔다는 것이다. BYD는 블레이드 배터리를 통해 가장 중요한 측면인 안전에 초점을 맞추는 것을 꾀하고 있다.

다른 제조업체들도 BYD 블레이드 배터리에 관심을 보이고 있다. 도요타는 워렌-버핏이 지원하는 이 브랜드의 기술에 관심을 보였다. 이어 지난달 31일 중국판매용으로 출시된 일본 도요타의 bZ 세단은 BYD 블레이드 배터리를 사용했다.

게다가 곧 출시될 도요타-스즈키의 중형 전기 SUV도 BYD 블레이드 배터리를 갖게 될 것이다. 지난해 중국 언론에서는 향후 테슬라의 2만5000달러 짜리 모델2/테슬라 모델Q도 BYD 블레이드 배터리를 사용할 것이라는 소문이 돌았다.

로이터는 지난 6월 8일 보도에서 “곧(very soon)” 테슬라에 배터리를 공급하게 될 것이라고 밝힌 BYD의 리안 유보 수석 부사장의 말을 전한 바 있다. 리안 부사장은 이날 오전 공개된 중국 국영방송인 CGTN과의 인터뷰에서 “우리는 현재 일론 머스크와 좋은 친구 관계를 맺고 있다. 우리는 곧 테슬라에 배터리를 공급할 준비를 하고 있기 때문이다”라고 밝혔다.

2세대 BYD 블레이드 배터리

BYD는 지난 4월 미미 중국 리튬인산철 전기차 배터리 시장에서 1위 CATL을 넘어섰다. (자료=CAEV.2022.4)

이어 BYD가 현재 kg당 150Wh(150Wh/kg)의 에너지 밀도보다 17% 가까이 증가한 180Wh/kg의 고에너지 밀도를 가진 2세대 블레이드 배터리를 개발 중이라는 보도가 나왔다.

5세대 칩과 결합된 이 새로운 배터리는 전력 소비량을 20% 줄이고 주행 범위를 3% 늘릴 수 있다고 한다.

시나닷컴에 따르면 2세대 블레이드 배터리로 업그레이드 시 출력과 토크가 개선된다. 보도는 또 BYD의 차세대 블레이드 배터리가 BYD 오션 시리즈 모델(BYD Sea Lion, BYD 갈매기 등) 가운데 하나에 적용돼 출시될 가능성이 높다. 하지만 아직 BYD의 공식 언급은 나오지 않았다.

자비에 콘티조크 BYD 유럽 상용차 전기버스 판매 부사장은 “BYD의 전기트럭(eTrucks)과 전기버스에 걸친 최신 기술을 유럽의 고객들에게 소개하게 돼 기쁘다. 이버스 블레이드플랫폼의 출시는 특히 흥미롭고 이 분야의 전기화가 더욱 진전되고 있음을 나타낸다. 우리는 이미 많은 전략적 파트너와 탄탄한 관계를 유지하고 있으며, 현지화된 서비스와 높은 수준의 지식 지원 및 가치를 유럽 고객에게 제공하기 위해 더 많은 협업을 수립하기를 기대하고 있다. 우리는 에너지 관리 및 충전 인프라를 지원하는 등 토탈 솔루션을 제공하는 BYD의 고유한 기능으로 이를 추가로 지원한다. 우리는 미래를 전기적인 것으로 보고 있으며, 파트너십을 통해 유럽 고객들이 버스를 전기화 할 때 가장 원활한 여행을 할 수 있도록 돕고 싶다”고 말했다.

일렉트렉에 따르면 BYD가 언제 유럽연합(EU)에서 BYD의 새로운 상업용 전기차를 보게될 것인지, 또 이 회사가 다른 시장에 납품할 것인지에 대한 일정은 아직 정해지지 않았다.

이재구 기자

jklee@tech42.co.kr
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