현대자동차 2023 CEO Investor Day를 통해 살펴본 Hyundai Motor Way - 배터리

3. 배터리 (배터리 개발 센터장)

1) 배터리 전략 개발 역량

• 현대차는 오랜 기간 전기차 설계와 양산 경험을 통해 배터리 기술 역량을 쌓아왔다.
• 배터리는 전기차의 핵심 성능과 원가에 영향이 매우 큰 핵심 부품으로, 배터리의 지속적인 성능 향상과 가격경쟁력 강화를 위해 내부의 개발 역량을 고도화하고 있다.
• 현재 남양연구소 내에는 배터리 개발 전문 조직을 구성하고 있으며, 배터리 시스템과 셀 설계 그리고 배터리 안전 신뢰성 및 성능 개발, 차세대 배터리 등의 선행 개발을 비롯해 배터리 개발에 필요한 기능별 전담 팀을 구성하고, 전문인력을 확보, 육성 중에 있다.
• 배터리 성능 향상 및 차세대 배터리 선행기술 개발 인프라 구축 등을 위해 향후 10년 간 약 9.5조원을 투자할 계획이다.
• 이러한 내부의 개발 전담 조직 구성과 전문인력 확보, 그리고 중장기 투자확대와 더불어 외부의 전문업체, 스타트업, 대학 등과의 협업도 확대하고 있다.
• 현재 안정적인 배터리 수급을 위해서 배터리 제조사와의 JV 설립 이외에도 당사 차량에 최적화된 배터리 성능확보를 위해 공동개발과 또한 차세대 배터리 개발 가속화를 위한 스타트업과의 지분투자 및 공동연구도 함께 진행하고 있다.
• 전고체 배터리의 경우 솔리디파워를 포함한 여러 해외의 유수 파트너들과 셀 요소 및 공정 확보를 위해 협업하고 있다.
• 보다 가볍고 출력이 향상된 리튬메탈배터리 개발의 경우 SES와 협업을 진행 중에 있다.
• 또한 차세대 배터리 원천 핵심 기술을 내재화하고 우수 인재풀을 확대하고자 2021년 현대차그룹은 서울대 배터리 공동연구센터 설립을 발표했다.
• 공동연구센터에서는 배터리 관리시스템인 BMS, 전고체리튬배터리 기술, 또한 이에 대한 생산기술까지 공동연구과제로 진행 중에 있으며 서울 대 내에 배터리 센터에서의 전용 연구공간을 구축 완료하여 올해 7월에 개관을 앞두고 있다.
• 이 전용 연구 공간에서는 당사와 동일한 수준의 최고 사양 실험장비를 설치하여 연구품질과 완성도를 높이고, 당사의 배터리 전문가들도 직접 연구에 참여할 수 있도록 전용공간을 마련하여 산학연구의 시너지를 최대한 이끌어낼 계획이다. 이를 통해 중장기적으로 기술 역량을 강화함과 동시에 우수한 인재확보를 지속할 계획이다.

2) 배터리 전략 밸류체인 구축

• 이렇게 대내외 자원을 활용한 협력모델은 배터리 밸류체인 구축에도 확대되고 있다.
• 이는 주요 원소재의 소싱과 향후 배터리 재활용을 통한 소재 수급 안정화를 포함하는 것으로, 배터리 셀의 설계와 제조, 활용의 전후 단계를 모두 포함한 배터리 전 영역에서의 밸류 체인 구축을 포함해서 추진하고 있다.
• 먼저 배터리 원소재 및 중간재 확보 계획에 대해서 간략히 설명하면, 현재 인도네시아에 구축 중인 배터리 JV에 공급을 위한 양극재의 리튬 공급계약을 추진하고 있다.
• 리튬, 니켈 등 전동화에 필수적인 원소재를 중심으로 성능이 뛰어난 배터리 주요 원소재의 안정적인 확보를 위해 다양한 협력 구도의 파트너십을 체결하고 있다.
• 소재 업체 뿐 아니라 국내 기관, 해외 정부와도 지속적인 협업을 통해서 배터리 소재 부분을 강화하고 있다. 중장기적으로도 환경을 보호하고 지속가능한 원소재 확보를 위해 폐배터리 해소와 원소재 재활용 체제를 구축하고 있다.
• 그룹사와의 협업을 통해서 배터리를 안전하게 회수하고, 또 고도화된 배터리 진단 기술을 통해서 재활용 원소재를 배터리 제조에 다시 활용하여 배터리의 지속 가능한 라이프사이클 체계를 완성하고자 한다.

3) 배터리 전략 설계 역량 강화

• 우수한 성능의 전기차를 출시하기 위해 차량 성능에 최적화된 배터리 설계를 고민해옴.
• 다른 전자 기기에 들어가는 배터리와는 달리 자동차의 특수한 속성을 활용하여 우리가 원하는 수준의 배터리 성능, 내구, 안정성 등의 특성을 구현하기 위해 끊임없이 배터리 설계 역량을 강화해 왔고, 그 결과 타 OEM 보다 빠르게 경쟁력 있는 주행거리와 가장 빠른 충전 속도를 보유한 전기차를 성공적으로 출시할 수 있었다.
• 올해 출시될 하이브리드 모델에는 당사가 직접 설계한 배터리를 탑재할 예정이다.
• 2021년에 SK온과 하이브리드용 배터리 셀 공동 개발을 위한 MOU 체계를 발표한 바 있다.
• 당사는 베터리셀의 설계와 평가를, SK온은 배터리셀의 양산 및 생산을 담당하면서 OEM과 배터리 제조사 간의 새로운 협력 관계를 구축하였다.
• 특히 당사는 차량 단계에서의 최적의 성능을 구현하기 위해서 배터리 소재 검증부터 적용 비율을 포함한 사양 확정, 설계 그리고 제품 평가와 성능 개선에 이르기까지 핵심 과정을 직접 담당하였다.
• 앞으로도 배터리의 우수한 성능과 안정성을 확보하고 원가 경쟁력을 높이기 위해 시장과 고객의 니즈를 고려한 차종별로 최적화된 다양한 배터리 셀을 개발하는 것에 초점이 맞춰져 있다.
• 가격경쟁력을 보유한 인산철 LFP 배터리의 경우에는 배터리 셀 뿐 아니라 LFP에 특화된 배터리 모듈, 팩, 시스템을 포함하여 배터리 제조사와 공동개발을 진행하고 있다.
• 이를 통해 경쟁사보다 에너지 밀도를 높이고 저온 효율을 개선하여 경쟁력있는 LFP 배터리를 시장에 선보일 계획을 갖고 있다.
• 이렇게 공동개발한 LFP 배터리는 2025년 경 최초로 도입하고 향후 탑재모델을 확대하여 전략적으로 전기차 라인업을 운영하고자 한다.

4) 배터리 관리

• 이에 더하여 전기차의 성능을 극대화할 수 있도록 배터리 관리역량을 고도화하여 배터리가 최적의 조건 하에서 높은 효율을 내고 안전하게 운행될 수 있도록 개발에 초점을 두고 있다.
• 동일한 배터리를 탑재하여도 당사의 기술력을 통해 겨울 낮은 온도 등 악조건에서 에너지 손실을 최소화하고 배터리 수명과 효율을 오래 유지할 수 있도록 관리하고 있다.
• 기온이 낮은 겨울철에는 배터리를 예열하고 충전선을 최적화하기 위한 배터리 프리컨디셔닝 기술은 제네시스 브랜드의 GV6D를 시작으로 당사의 전기차에 탑재되고 있다.
• 이 예열뿐만 아니라 냉각 기능까지 추가되어 효율적인 배터리 열 관리를 통해서 급속 충전 성능을 극대화하려 하고 있다.
• 특히 곧 출시될 고성능 EV 등에서의 차량은 트랙 주행과 같은 극한의 주행 조건 속에서도 배터리 온도를 최적화하여 기존에 경험하지 못한 최대치의 주행 성능을 이끌어낼 수 있도록 N브랜드에 최적화된 배터리 컨디셔닝을 탑재하고 당사의 전기차 열 관리 기술을 총망라해서 선보일 계획이다.
• 또한 BMS 의 사전 진단 기능을 더욱 고도화하여 실시간 배터리 상태 모니터링을 통해 선제적인 사전 진단, 안전 이슈를 방지하고자 한다.
• 배터리의 상태, 사용이력 등을 지속적으로 관리하고 잔존 수명을 정밀 진단하여 당사 고유의 배터리 케어 서비스를 제공하고자 한다.
• 이처럼 당사는 배터리 설계 역량 강화와 더불어 배터리 관리기술을 지속적으로 발전시켜 당사가 전기차가 높은 수준의 주행 거리와 긴 수명, 그리고 안전성을 유지할 수 있도록 할 계획이다.

5) 차세대 배터리

• 중장기적으로는 고에너지 밀도를 구현하고 안정성을 높이는 리튬메탈 배터리와 전고체 개발에도 집중하고 있다.
• 차세대 배터리의 경우 새롭게 도전하는 기술인 만큼 배터리 소재, 셀 뿐아니라 설비공정에 대한 개발이 병행되어야 한다.
• 즉 전 영역의 기술을 확보하기 위해 전문 업체와의 다각적인 협업을 진행 중에 있으며, 현대차 그룹 서울대의 공동연구개발센터에서도 이 배터리 연구과제를 수행하고 있다.
• 또한 내부 역량 강화를 통해 차세대 배터리 개발을 가속화하기 위해 경기도 의왕에 차세대 배터리 연구동을 개설하고 있다.
• 이 연구동은 2024년 완공 목표로 개발 완성도를 높이기 위해 소량의 시범 라인을 통한 생산 검증까지도 고려하고 있다.
• 이를 통해 배터리 소재 확보, 셀 설계에 이어 생산 전 벨류체인 기술을 검증하여 차세대 배터리의 양산성을 확보하고자 한다.
• 이렇게 개발된 차세대 배터리는 전기차 뿐 아니라 Advanced Mobility, Robotics 등 미래 모빌리티의 동력으로 활용하여 모빌리티 솔루션 프로바이더로서의 미래사업간의 시너지를 높이는데 큰 기여를 할 것으로 확신한다.
• 당사는 배터리 전 밸류체인의 기술 확보로 차량에 최적화된 배터리 구현에 더불어 원가 경쟁력을 높이고 전기차 시대의 글로벌 리더십을 공고히 할 것이다..