수명 격차 해소: BEV가 내구성 있는 교통의 미래인가?

1,700만 대 이상 17 million 전기차(EV)가 2024년에 전 세계에서 판매되었으며, 이는 전년 대비 25% 증가한 것으로, 전 세계 EV 판매에서 사상 최고 기록을 세운 해였습니다. 

이 성장은 보조금, 세액 공제, 배터리 가격 하락, 제조업체 간 경쟁, 그리고 엄격한 배출 기준에 의해 촉진되었습니다. 전 세계적으로 EV는 온실가스 배출을 줄이고 운송 부문을 탈탄소화하는 유망한 수단으로 인식되고 있습니다. 특히 배터리 전기차(BEV)는 변혁적인 기술로 여겨지며, 화석 연료를 완전히 재생 에너지로 대체할 가능성을 제공합니다.

하지만 이러한 차량의 실제 환경적 이점을 추정하려면 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관 차량(ICEV)과 비교하고, 전체 수명 주기를 고려하며, 그에 따른 이점이 어떻게 분산되는지를 살펴봐야 합니다.

우선 전기차를 생산하는 것은 자원 집약적인 과정입니다. IEA에 따르면, EV는 기존 내연기관 차량에 비해 평균 6배의 핵심 광물(구리, 니켈, 망간, 코발트, 리튬, 흑연) 투입이 필요합니다. 이는 생산 과정에서 EV의 환경 발자국이 전통 차량보다 50% 더 크다는 것을 의미합니다. 또한 초기 비용 차이는 현재 12,000달러입니다.

하지만 가스 구동 ICEV와 달리 EV는 일반적으로 수십 개의 움직이는 부품으로 구성되어 있어 손상이 적고 유지보수 필요성도 낮습니다. 아르고네 국립 연구소는 BEV의 유지보수 비용을 마일당 0.06달러, ICEV는 마일당 0.10달러로 추정했습니다. 

이는 EV가 ICEV의 평균 수명보다 오래, 쉽게 그리고 저렴하게 도로에 머물 수 있을 뿐만 아니라, 기술이 향상됨에 따라 EV의 비용과 수명도 증가하고 있음을 의미합니다.

단일 EV만 구매하면 될 수도 있지만, 문제는 이러한 차량이 아직 새롭고 이용 가능한 데이터가 제한적이라는 점입니다. 실제로 10년 이상 된 차량은 거의 없으며, 따라서 그 수명의 정확한 한계를 아직 파악하지 못했습니다. 

하지만 연구자들은 존재하는 소수의 차량을 조사하여 EV가 얼마나 오래 지속될 수 있는지 파악하려 하고 있습니다. 

EV의 수명에 관해서는 배터리가 가장 큰 고려 요소입니다. 스마트폰이 시간이 지나면서 성능이 저하되는 것처럼 배터리 전기차(BEV)도 마찬가지이며, 차량 배터리를 교체하는 것은 어렵고 비용이 많이 듭니다.

배터리 교체 비용은 실제로 4,000달러(30 kWh Nissan 배터리)에서 10,000달러(75 kWh Tesla (TSLA ) Model 3) 사이이며, 한편 ICEV 변속기 교체 비용은 1,100달러에서 3,400달러 사이입니다.

그럼에도 불구하고, 현대 배터리는 10년이 지나도 대부분의 전력을 유지하며, 차량 운영자는 비용 절감을 통해 최대 41%까지 절감할 수 있습니다. 특히 도시 외곽 지역에서 충분한 충전 인프라가 여전히 큰 과제로 남아 있습니다.

좋은 점은 배터리가 지속적인 연구·개발이 활발히 진행되는 분야 중 하나라는 것입니다. 배터리 화학 및 관리 시스템이 지속적으로 개선됨에 따라 BEV의 수명도 계속 향상될 것입니다. 

가격은 이미 하락하고 있으며, 주행 거리도 증가함에 따라 배터리 교체가 보다 현실화되고 수명도 개선될 것입니다. 

EV 배터리 성능은 어떠한가?

EV의 급속한 성장으로 전 세계 EV 배터리 수요가 급증하고 있습니다. 이로 인해 배터리 형식, 화학, 구조 설계에서 혁신적인 변화가 일어나 EV 배터리 산업이 변모하고 있습니다.

하지만 지난 15년간 배터리 가격이 약 90% 급락했음에도 불구하고, 배터리는 여전히 신형 EV 가격의 거의 3분의 1을 차지합니다. 따라서 배터리 용량이 증가해야 EV 소유자가 같은 차를 오래 사용할 수 있습니다. 여러 연구에 따르면 배터리 수명이 실제로 우리가 이전에 생각했던 것보다 더 길어지고 있다고 합니다.

작년 말 기사에서 언급했듯이, 배터리 진단 회사 AVILO의 연구에 따르면 대부분의 배터리가 원래 용량의 80% 이상을 유지하며 일반 보증 기간을 훨씬 초과해 사용할 수 있다고 밝혀졌습니다.

플릿 관리 서비스 제공업체인 Geotab은 2019년 이전에 수집된 10,000대의 EV 데이터를 분석했으며, EV 배터리는 연 평균 감소율이 단 1.8%에 불과해 이전에 보고된 것보다 낮다고 보고했습니다. 또한 지난해 보고서에 따르면 경상용 차량의 75%가 유사한 EV로 교체될 수 있으며, 이는 차량당 15,900달러를 절감할 수 있다고 밝혔습니다.

연령, 극한의 고온·저온, 충전 상태, 빈번한 급속 충전 및 충방전 사이클이 배터리 수명에 영향을 미치는 일반적인 요인으로 보고되었습니다. 따라서 충전 및 사용에 대한 최선의 실천 방안을 따르면서 EV는 차량의 사용 가능 수명을 훨씬 초과해 지속될 수 있습니다.

한편 SLAC‑Stanford 배터리 센터에서 일하는 과학자들의 최근 연구에 따르면, EV 배터리를 일상적인 실제 사용에 노출시키면 연구자들이 예측한 것보다 약 1/3 정도 더 오래 지속될 수 있다고 합니다.

따라서 짧은 도시 주행, 긴 고속도로 주행, 혼잡한 교통, 그리고 주로 주차된 상태와 같은 활동이 실험실에서 새로운 설계가 테스트되는 지속적인 시뮬레이션 사용보다 배터리에 훨씬 더 유익합니다. 스탠포드 지속가능성 Doerr 스쿨의 에너지 과학 및 공학 부교수인 Simona Onori 선임 연구자에 따르면:

“우리는 EV 배터리를 올바르게 테스트하지 않았습니다. 실제 주행에서 빈번한 가속, 배터리를 약간 충전하는 제동, 상점에 들르는 정차, 그리고 배터리를 몇 시간씩 쉬게 하는 것이 업계 표준 실험실 테스트 기반으로 생각했던 것보다 배터리를 더 오래 지속시키는 데 도움이 된다는 사실에 놀랐습니다.”

이는 EV 소유자가 고가의 배터리를 교체하거나 새 차를 구매할 필요가 몇 년 더 없을 수도 있음을 시사합니다.

현재 새로운 연구에 따르면 EV의 수명이 이미 ICE 차량과 동등한 수준에 이르렀습니다. EV의 수명 및 환경 영향을 제공하는 중요한 통찰을 통해 런던정경대학(LSE) 공동 저자인 Dr. Viet Nguyen‑Tien은 다음과 같이 말했습니다:

“[이 연구는] 순탄소 미래 달성을 위한 중요한 단계입니다.”

그에 따르면 BEV는 더 이상 틈새 옵션이 아니라 기존 가스 구동 차량에 대한 실용적이고 지속 가능한 대안이 되었습니다. 이 연구는 또한 소비자가 정보에 입각한 결정을 내리고, 규제 기관이 정책 및 인센티브를 설계하는 데 도움을 주는 것을 목표로 합니다.

BEV는 생산 단계에서 초기 배출량이 더 높지만, 버밍엄 대학교의 로버트 엘리엇 교수는 “오래 지속되는 전기차는 빠르게 탄소 발자국을 상쇄하여 기후 변화와의 싸움에 기여할 수 있다”고 언급했습니다.

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BEV와 ICE 차량 간 수명 격차 급속히 좁혀짐

새로운 연구는 Nature에 발표된¹ 연구로, 런던정경대학, 버밍엄 대학교, 캘리포니아 대학교, 그리고 베른 대학교의 국제 연구팀이 저술했습니다.

이 연구는 2005년부터 2022년까지의 디젤, 가솔린, BEV에 대한 3억 건이 넘는 MOT(운송부) 검사 기록을 분석했습니다. 이 공개 데이터를 활용한 결과, EV가 ICEV보다 신뢰성이 낮지만 기술 발전으로 최신 BEV는 더 강도 높은 사용에도 불구하고 비슷한 수명을 달성할 수 있음을 발견했습니다.

디젤 차량 평균 16.8년, 가솔린 차량 평균 18.7년에 비해 EV는 약 18.4년의 수명을 가지고 있습니다. 이 수치는 생산 초기 몇 년 내에 폐차된 차량을 제외한 것으로, 이러한 폐차는 주로 차량 기계적 결함이 아니라 도로 교통 사고 때문입니다.

가솔린 차량의 예상 수명이 EV보다 약 0.3년 더 길지만, 가솔린 차량은 EV보다 내구성이 낮은 것으로 나타났으며, EV는 예상 수명 동안 124,207마일을 주행하는 반면 가솔린 차량은 약 116,000마일을 주행합니다.

하지만 기술 개선 속도가 빠르기 때문에 1년 차이로 생산된 EV의 예상 수명은 크게 달라질 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

수명 외에도 BEV는 시간 경과에 따라 신뢰성에서 가장 큰 개선을 보였습니다. EV의 위험률은 전년 대비 12% 낮은 것으로 나타났으며, 이는 생산 연도가 거듭될수록 고장 가능성이 두 자릿수 퍼센트만큼 감소한다는 것을 의미합니다. 이는 디젤 차량의 1.9% 감소와 가솔린 차량의 6.7% 개선에 비해 큰 차이입니다.

데이터가 EV에 대해 유망한 결과를 보여주지만, 연구팀은 EV 시장이 아직 초기 단계이며 데이터가 제한적이기 때문에 추가 연구가 필요하다고 지적했습니다.

이러한 통찰력 있고 가치 있는 결과를 바탕으로, 연구는 BEV의 환경적·경제적 장점을 강조하며 소비자와 정책 결정에 어떻게 도움이 될 수 있는지를 제시합니다. 또한 이 연구는 자동차 판매와 플릿 교체 전략을 예측하고, 차량 폐기 처리 계획을 수립하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

연구는 또한 EV에 전력을 공급하는 주요 기술인 리튬 이온 배터리의 수명이 불확실하다고 언급했습니다. 현재 대부분의 EV는 배터리 보증 기간이 8년 또는 100,000마일로 제공됩니다.

전반적으로 연구 결과는 기술 개선 속도가 빠르게 진행되고 있음을 강조하며, 이는 보다 효율적이고 내구성 있는 모델을 만들어 지속 가능한 미래를 구현하는 데 기여합니다.

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선도적인 EV 기업

Toyota (TM ), Volkswagen, 그리고 Honda (HMC ) 가 전 세계에서 가장 많은 자동차를 판매하고 있으며, Audi와 Skoda는 가솔린 및 디젤 차량의 수명 면에서 선두를 달리고 있습니다. 이제 전기차 분야에서 최고의 성과를 보이는 기업들을 살펴보겠습니다.

1. Tesla

연구에 따르면, Tesla는 BEV 수명에서 선두를 차지하고 있습니다. Elon Musk가 이끄는 전기차 제조업체는 판매량에서도 선두이며, 2024년 Tesla는 약 179만 대의 차량을 인도했으며 이는 전년 대비 1.1% 감소한 것으로 2011년 이후 처음으로 연간 감소를 기록했습니다. Model 3 세단과 Model Y 크로스오버는 지난해 Tesla 전 세계 차량 판매의 약 95%를 차지했습니다.

하지만 투자자들은 이 회사가 자율주행 자동차와 AI 분야에서 혁신을 제공하고, Musk가 전 대통령 Donald Trump와의 긴밀한 연계에서 이익을 얻을 것으로 기대하고 있습니다. 이 기술 억만장자는 트럼프 대통령 선거 캠페인에 약 2억 7700만 달러를 기부했으며 현재 새로운 정부 효율성 부서(DOGE)를 이끌고 있습니다.

완전 전기차 외에도 Tesla는 에너지 생산 및 저장 시스템을 제조합니다. 리튬 이온 배터리 에너지 저장 제품으로는 Powerwall과 Megapack이 있으며, 회사는 지난해 전체에 걸쳐 31.4GWh의 에너지 저장을 배치했다고 보고했습니다.

시가총액 1.3조 달러를 가진 Tesla는 전 세계에서 11번째로 큰 기업이며, 그 소유주인 Musk는 세계 최고 부자입니다. 현재 기준으로 회사 주가는 $402.02에 거래되고 있으며, 연초 대비 0.19% 상승했습니다. EPS(TTM)는 2.04이며, P/E(TTM) 비율은 198.64입니다.

2024년 4분기에 Tesla는 매출 257억 1천만 달러를 보고했으며, 전년 대비 2% 증가했으며, 주당 순이익은 조정된 73센트였습니다. 자동차 부문 매출은 8% 감소해 198억 달러가 되었으며, 이 중 6억 9200만 달러는 규제 크레딧에서 나왔습니다. 한편 에너지 생산 및 저장 부문 매출은 30억 6천만 달러로 전년 동기 대비 113% 급증했습니다.

Tesla의 영업이익도 전년 대비 23% 감소해 16억 달러가 되었으며, 이는 모델 전반에 걸친 평균 판매가격 감소가 주요 원인이라고 밝혔으며, “가격 접근성이 고객에게 최우선 과제”라고 언급했습니다. 순이익은 전년 대비 71% 급감해 23억 2천만 달러였으며, 이는 지난해 받은 59억 달러 규모의 일회성 비현금 세금 혜택 때문입니다.

분기 차량 인도량은 Tesla가 495,570대라고 보고했으며, 약 459,000대가 생산되었습니다. 같은 기간에 회사는 기록적인 11.0 GWh의 에너지 저장 제품을 배치했습니다.

올해 회사는 “차량 사업이 성장으로 돌아갈 것”이라고 기대하며 궁극적으로 “감독 없는 FSD 옵션을 해제”할 계획을 재확인했습니다. 또한 2024년 말 미국 일부 지역에서 무인 라이드헤일링 서비스를 시작할 예정입니다.

2. BYD

Tesla의 가장 큰 경쟁자는 중국 EV 제조업체 BYD이며, 지난해 순수 전기차 판매량이 Tesla와 거의 동일했습니다. 운송 장비, 전자 부품, 자동차 제조 외에도, BYD는 충전식 배터리와 태양광 제품 생산에도 관여하고 있습니다.

시가총액 1120억 달러인 BYD는 현재 주가가 $35.02에 거래되고 있으며, 연초 대비 3% 상승했습니다. EPS(TTM)는 1.66, P/E(TTM) 비율은 21.10이며, 배당 수익률은 1.25%입니다.

현지 시장 수요 증가, 정부 트레이드인 계약, 연말 할인으로 인한 소비자 관심 상승에 힘입어 BYD는 국내 경쟁이 심화되는 가운데 2024년에 사상 최고 매출을 기록했습니다. 회사는 지난해 전체 427만 대의 신에너지 차량(NEV)을 판매했으며, 여기에는 BEV와 플러그인 하이브리드 차량이 모두 포함됩니다.

이 수치는 전년 대비 41.26% 급증한 것으로, 이전 목표도 초과했습니다. 특히 BEV 판매는 전년 대비 12.08% 상승해 176만 대에 이르렀으며, Tesla와 거의 맞먹는 수준입니다. 한편 승용 NEV 판매는 2024년에 425만 대로 41.07% 증가했고, 승용 PHEV 판매는 249만 대로 72.83% 급증했습니다.

정부 보조금에 힘입어 BYD와 같은 중국 제조업체는 전 세계적으로 차량을 대폭 할인된 가격에 판매해 왔습니다. 그러나 현재 미국, 캐나다, 유럽에서 관세에 직면하고 있어 단기적으로 성장 둔화가 예상됩니다. 또한 올해 말까지 인도네시아에 10억 달러 규모의 공장을 완공해 새로운 시장을 장악하려는 목표를 진행 중입니다.

현재 BYD는 미국과 유럽에서 250% 이상의 눈부신 성장을 이루며 세계 상위 10대 자동차 제조업체 중 하나입니다. 물량이 41.8% 증가한 BYD의 성장세는 대부분의 자동차 제조업체(Toyota, Volkswagen, Hyundai‑Kia, General Motors (GM ), Stellantis(STLA ), 그리고 Honda Motor)가 감소한 해에 비할 바가 없습니다.

BYD의 전력 배터리 설치량은 지난해 1~3분기에 98.5 GWh였으며, 이는 전 세계 EV 배터리 시장 점유율 16.4%에 해당합니다.

결론

배터리 전기차(BEV)와 같은 플러그인 차량은 태양광, 조류, 풍력, 지열 등 재생 에너지에서 생산된 저탄소 전기로 화석 연료를 완전히 대체할 수 있는 기회를 제공합니다. EV가 도로에 오래 머무를수록 환경적 이점도 커집니다.

하지만 BEV는 아직 새로운 기술이며 전통적으로 신뢰성이 낮은 것으로 여겨졌지만, 초기의 고가와 제한된 수명·사용성에서 크게 발전했습니다. 최신 연구 결과는 완전히 다른 모습을 보여주는데, BEV는 급속히 진화하고 있으며 최신 모델은 평균 ICEV보다 더 오래 지속될 것으로 예상됩니다.

환경에 대한 우려가 커지고 기술 혁신 및 지원 정책이 기존 내연기관에서 보다 친환경적인 EV로의 전환을 촉진함에 따라, 이러한 차량이 전통적인 차량에 비해 수명이 늘어남은 채택을 더욱 촉진하고 순탄소 미래 달성에 기여할 수 있습니다!

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