테슬라, '건식 음극' 도입한 4680 배터리 양산할까..혁신 예고

테슬라가 전기차 중심에서 인공지능과 로봇 기술로 비즈니스 포트폴리오를 재구성하는 가운데 차세대 전기차와 로보택시를 위한 신형 배터리 개발도 진행 중이라는 뉴스가 눈길을 끌고 있다. 테슬라는 새로운 건식 음극을 도입한 배터리로 성능 향상, 비용 절감, 대량 생산을 목표로 하고 있다.

미국 매체 더인포메이션에따르면 테슬라는 2026년에 4680 타입 배터리의 새로운 버전 4가지를 공개할 계획이다. '4680'은 배터리 셀의 직경(46mm)과 길이(80mm)를 의미한다. 이는 현재 사이버트럭과 모델 Y 등에 사용되고 있다.

오는 10월 10일 공개할 로보택시에도 이 새로운 버전 중 하나의 배터리를 장착할 것으로 예상된다. 내년에는 사이버트럭에도 새로운 배터리 타입도입가능성이 있다. 또한 실리콘 탄소 음극을 사용하는 4680 셀이 향후 일부 모델에 적용될 것으로 보인다.

현재 테슬라는 매일 50만개의 4680 셀을 생산하고 있다. 이는 그동안 대량 생산을 가로막던 일부 병목 현상을 어느 정도 해결했음을 시사한다. 하지만 테슬라는 차세대 4680 셀인 '4680D'대량 생산에 여전히 어려움을 겪고 있다. 'D'는 '건식(dry)' 제조 공정을 나타낸다.

오크리지 국립연구소에 따르면 기존 배터리 전극은 값비싸고 환경에 유해한 습식 슬러리를 사용한다. 반면 건식 공정은 유독성 용매를 제거하고 건조된 분말과 바인더를 혼합하는 방식으로 더 효율적이고 환경 친화적이다.

일론 머스크 CEO는 테슬라 엔지니어에게 "올해 말까지 건식 공정 배터리대량 생산 방안을 마련하거나 기존 4680D 계획을 전면 폐기하라"고 지시한 것으로 알려졌다. 이 목표에는 일반 4680 셀의 생산 비용을 줄이는 것도 포함된다. 보고서에 따르면 건식 공정의 생산 수율이 낮음에도 불구하고 테슬라는 내년 사이버트럭에도입할 계획이다.

테슬라 로보택시 예상도
건식 공정을 사용하는 새로운 4680 셀의 버전으로는 NC05, NC20, NC30, NC50이 있다. 'NC'는 '새로운 셀(New Cell)'을 의미한다. NC05는 로보택시에 사용될 것으로 보인다. 하지만 2026년까지는 생산 준비가 완료되지 않을 것으로 보인다. 로보택시상용화는 아직도 2,3년 더 걸릴 것이라는 얘기다.

더 높은 에너지 밀도를 지닌 NC20은 전기 SUV와 사이버트럭, 그리고 다른 미래형 전기차에 사용될 예정이다. NC30과 NC50은 실리콘 탄소 음극을 도입한다. 연구에 따르면 실리콘 탄소 음극은 더 많은 리튬을 저장할 수 있어 주행거리와 충전 속도가 개선될 수 있다. NC30은 미래세단과 사이버트럭에, NC50은 고성능 버전에 탑재될 예정이다.

테슬라 로고
현재 테슬라는 일본의 파나소닉, 중국의 CATL, 한국LG에너지솔루션에서 대부분배터리를 구매하고 있다. 여기에테슬라 자체적으로도 4680 셀을 대량 생산하고 있다. 머스크는 “4680 셀의 대량 생산이 더 저렴한 전기차를 제공하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 말한 바 있다.

문제는 생산 확대다. 보고서에 따르면 테슬라는 테스트 생산 중 음극의 70~80%를 손실하는것으로 나타났다. 반면 전통적인 배터리 제조사들은 2% 정도만 손실하는 것으로 알려진다.

2026년은 테슬라를 비롯한 여러 자동차 제조사들에게 중요한 해가 될 전망이다. 미국 시장에서 3만달러(약 4000만원) 이하로 출시될 전기차가 다수 등장한다. GM, 현대차, 포드 등이 테슬라의 시장 점유율을 잠식하는현재 상황에서 새로운 배터리 개발과 양산이 테슬라의경쟁력을 유지하는 중요한 요소가될 수 있다.

테슬라는 전기차 시장에서의 선두 자리를 지키기 위해 혁신적인 배터리 기술에 전력을 다하고 있는 것으로 보인다. 4680 셀의 새로운 버전 개발과 건식 공정 도입은 비용 절감과 성능 향상을 목표로 한 중요한 시도다. 향후 몇 년이 테슬라에게 새로운 도약의 해가 될지 아니면 경쟁사들에게 기회를 내주는 해가 될지 귀추가 주목된다.

김태원 에디터 tw.kim@carguy.kr