자동차의 미래

엔진 너머의 미래 - 누가 자동차 산업의 패권을 차지할 것인가
안병기 지음 / 흐름출판 / 2025년 12월

 전기차는 최근에 생긴 것 같지만 그 역사는 오래 되었다. 1881년 귀스타브 트루베가 만들었고, 이는 최초의 내연기관차보다 4년이나 앞선 것이다. 내연기관차는 시동을 걸때 손으로 크랭크를 회전시키는 핸드 크랭킹을 할 필요가 없었고, 소음과 냄새도 없어서 여성에게 인기가 좋았다. 1928년까지 미국에는 적어도 54개 전기차 기업이 있었다. 당시 자동차 시점 점유는 증기기관 자동차가 40%, 전기차가 38%, 내연기관은 22%에 불과했다.

 그런데 20세기 들어 판도가 변한다. 증기기관 자동차는 시동에 시간이 오래걸리고, 고온고압의 증기보일러를 싫고 다녀 사고위험이 컸다. 그리고 전기차는 주행거리가 짧고 속도가 느렸다. 전기차는 핸드크랭킹이 전기점화식으로 바뀌고 빠른 속도에 긴 주행거리를 자랑했다. 여기에 포드가 대량생산체제로 바꾸고 가격을 낮추고, 주유소 인프라가 확산하며, 내연기관차의 시대가 열린다. 이후 대부분의 전기차 회사는 파산하거나 내연기관차 회사로 전환한다. 

 전기차는 20세기에도 여러 차례 부활 노력이 계속 되지만 한계에 부딪힌다. 높은 생산단가, 무겁고 충전 시간이 긴 배터리, 충전 인프라의 미비, 소비자의 관심 부적, 정부 지원 미비가 원인이었다. 그러다 21세기 들어 다시 전기차가 주목을 받는데 2003년 테슬라의 등장했기 때문이다.

 테슬라는 2008년 로드스터 출시만 해도 성공을 점치기 어려웠다. 2009년 미에너지부가 4억 6천만 달러를 대출 승인하고 2010년 나스닥 상장을 하면서 재정문제를 해결한다. 그리고 모델 s를 출시하고 이것이 성공하면서 대중적 전기차 시대를 연다. 하지만 2010-2019년 무려 10년간 지속적 적자를 기록한다. 총 65억 3600만 달러의 순적자다. 하지만 모델3의 대량생산이 안정화하며 2020년 7억 2100만달러의 순이익을 기록하며 흑자전환한다. 

 테슬라의 특징은 자동차 업계의 상식을 개는 파격적 실내 디자인과 배터리에 대한 발상 전환이다. 테블릿 하나로 차량을 제어하는 체계와 엔진룸을 트렁크 공간으로 활용한다. 노트북에 쓰는 저가형 원통형 배터리 7천개 이상을 장착해 에너지를 공급한다는 발상은 상식이상이었다.  

 2020년을 전후 하여 세계의 완성차 업체들은 전기차로의 전환을 선언하였다. 하지만 전기차로의 전환에 성공이 가능했던 기존의 완성차 업체는 많지 않다. 전기차 업종에서 경쟁력을 보이는 곳은 미국에서는 오직 테슬라 한 업체와 중국의 여러 업체를 그리고 한국의 현대차 정도다. 다행히 2020년대 들어 전기차 캐즘이 생기면서 완성차 업계에겐 전환의 시간이 생겼다. 업계 1위인 도요타는 의외로 전기차에 무관심해 보이는데 이는 시대에 뒤떨어진 것이라기 보다는 전략에 가깝다. 도요타는 다른 업계들과는 다르게 전기차로의 전환이 늦어질 것이라고 보았다. 그래서 이들은 하이브리드에 집중했다. 전기차 시기는 2030년대 이후로 보았고 하이브리드 시기가 그 사이를 대체할 것이라고 보았던 것이다. 그래서 전기차 캐즘에도 도요타는 거의 타격이 없으며 오히려 미래 배터리인 전고체 배터리 부분에서 세계에서 가장 많은 특허를 보유하고 있으며 수소차인 미라이를 보유하고 있다. 

 테슬라의 특징은 차종이 소수라는 점이다. 모델S는 무선 통신망으로 SW나 펌웨어 원격 업데이트 OTA서비스를 최초 도입했다. 2015년 펠콘 윙도어인 suv 모델x를 출시했고, 2017년 준중형 모델3, 2019년 중형 suv 모델y, 2023년 사이버트럭, 2025년 모델 y 주니퍼, 모델s와 x리프레시를 출시한다. 2030년이 되면 전기차의 판매보다 FSD를 기반으로 하는 SW의 판매가 주 사업영역이 될 가능성이 크다. 차량판매는 수익성이 낮다. 하지만 SW는 일단 개발하면 100%마진구조다. 실제 FSD의 옵션가격인 8000$는 고급차 1대의 판매이익과 비슷하다. 

 중국의 BYD는 배터리 기업에서 시작해 연간 420만대의 전기차를 생산하는 기업으로 성장했다. 1995년 휴대폰 배터리 생산을 시작해서 2003년 자동차 산업에 진출, 2005년 세계최초 양산형 PHEV 중 하나인 F3DM을 출시한다. 2008년 워렌버핏의 버크셔 헤서웨이가 2억 3천만 달러를 투자해서 재정안정화를 이룬다. 전기차, 배터리, ESS로 사업을 다각화한다. 2015년 PHEV를 포함한, 전기차 판매에서 테슬라를 추월한다. BYD의 장점은 중국 정부의 전폭지원이다. 배터리, 모터, 반도체, 차량까지 수직계열화로 비용절감, 공급안정화가 장점이고 테슬라대비 30-40%저렴하다. 자율주행 SW도 우수하나 완전자율주행이 아닌 운전보조장치를 고도화하는 현식절 자율주행에 무게를 둔다. BYD는 삼원계가 아닌 리튬인산철배터리에 집중한다. 다만 차체안정성 문제가 있다. BYD는 사업구조나 기술 내재화가 우수함에도 재정건정성이 불안하다. 2024년 기준 유동자산이 3710억 위안인데 반해 유동부채는 1960억 위안에 달한다.

 샤오미는 2010년 자동차 사업 100억 달러 투자를 발표한다. 첫 모델 SU7을 중심으로 사업을 확장한다. 2025년 2월 이 기종이 누적판매 18만대를 달성했지만 4월 신규주문이 55%나 급감한다. 이 기종의 장점은 샤오미 스마트폰 생태계 기반으로 기술력과 브랜드 충성도가 높다는 것이다. 주문대기만 수월에 달해 연 30만대 생산을 목표로 2단계 라인 확장 중이다. 다만 아직 차량 생산마다 손해를 보는 단계이며 2026년 손익 분기에 도달하는 게 목표다. BYD, 니오차의 치열한 경쟁중이며, 2027년 동남아 진출이 목표다.

 화웨이는 직접 차량을 제작하지 않고, 기수로가 시스템을 공급한다. 카메라, 센서, ADAS, 자동차용 칩셋, HUD, 인포테인먼트, OS등의 핵심기술을 제공한다. 홍멍OS는 운영체제이자 디자인, 보안, 개발자 생태계 등 다방면에서 인정을 받고 있다. 전통자동차 업계인 지리 자동차는 2019년 지오메트리라는 보급형 EV브랜드를 2021년 지커라는 프리미엄 전기차를 출시했다. 리샹자동차는 엔진이 배터리를 충전하는 용도로만 사용되는 EREV 방식의 차량을 생산했다. 니오는 2014년 상하이에 설립되었고 고성능 전기SUV와 세단을 생산한다. 배터리 충전이 아닌 교환방식이다. 

 전기차가 캐즘에 빠진 것은 배터리 문제가 크다. 리튬이온 배터리의 셀가격은 2010년 이후 기술발전과 규모의 경제에 따라 가파르게 하락했다. 업계는 셀 가격이 1kwh 당 100$이하면 전기차 대량생산이 가능하다고 보았다. 문제는 리튬이온 배터리의 핵심 소재인 코발트 가격이 급상승했다는 것이다. 코발트는 콩고에 집중분포한다. 그러다 보니 가격이 상승했고 공급이 불안정했고, 아동노동에 대한 문제도 불거졌다. 그래서 대안으로 등장한 것이 니켈이다. 니켈은 공급처가 다양했고 가격이 더 저렴했다. 그리고 니켈을 포함하면 에너지 밀도가 증가해 주행거리가 증가했다. 문제는 화학적 불안정성이 증가해 열폭주 위험이 커진다는 것이었다. 고온, 충격으로 인해 화재 발생 가능성이 커졌다. 최근에는 첨가제나 코팅으로 해결하지만 니켈은 충전, 방전 반복의 구조적 붕괴나 팽창, 배터리 수명을 줄이는 문제가 있다. 

 전기차의 대표적 한계인 주행거리 증대를 위해 완성차 업계는 셀 제조사에 무리한 요구를 한다. 배터리 사용범위인 SOC 윈도우는 초창기 20-80%였다. 지금은 3-97%다. 주행거리 확대를 위해서다. 급속충전의 과충전으로 인해 소재에 문제 발생 위험이 증가한다. 충방전시 셀 내 소재가 수축과 팽창을 반복하고 셀두께가 점점 두꺼워지는 스웰링 현상이 발생하는데 이것이 기계적 스트레스를 유발한다. 

 그리고 전기차는 막대한 전력도 요구한다. 2024년 국내 누적 전기차(BEV)는 68만 4천대다. 전체 등록차량 2630만대의 2.6%다. 전기차 한 대는 연간 3000-4000kwh의 전력이 필요하다. 1년 국내 전기차 필요전력은 20.5억-27.4억 kwh에 달한다. 2030년 목표 전기차 420만대에 도달한다면 필요전기량은 105억에서 140억kwh다. 화발1기의 연간발전량은 27.4억kwh, 원발은 72.6kwh다. 상당한 전력과부하가 예상된다. 여기에 인공지능과 데이터 센터와 반도체까지 생각한다면 문제는 생각보다 심각할 수 있다. 

 전기 배터리의 선두주자는 일본의 파나소닉이다. 파나소닉은 테슬라의 파트너로 승승장구했지만 테슬라가 2020년 배터리 내재화 계획을 세우자 테슬라 지분을 전량 매각하며 관계를 종료한다. 파나소닉은 2013-2015까지 환경용 배터리 셀시장의 30%를 점유했다. 하지 2017년 23%에서 2024년 4%까지 추락한다.

 한국의 SDI, LG엔솔, SK온은 모두 전자, 화학 관련 대기업의 배터리 부분에서 출발했다. LG엔솔은 2011년 오창 공장에서 중대형 배터리 생산라인을 구축한다. 2016년 이후 GM과의 관계가 LG배터리 사업에 큰 역할을 한다. 2020년 중대형 전지 세계 시장 점유 1위를 차지한다. 2020년 LG화학에서 분사하고, 2023년 미국 애리조나에서 4680형 대형 원통형 셀 배터리 공장을 착공한다. 미국 외에도 폴란드, 중국에 공장을 보유하고 있으며 2024년 세계시장점유율 10.8%다.

 삼성SDI는 국내업체 중 유일하게 각형 캔 타입 셀을 생산한다. 인디애나 코코모에 1, 2공장이 있다. 중대형 각형 캔 타입 배터리를 제조하는 경쟁사가 미국 내에는 없기에 전기차가 다시 활성화하는 경우 삼성SDI는 큰 수혜가 예상된다. 

 중국은 배터리의 후발주자였지만 2015-2019년 자국산 배터리를 사용한 전기차에만 보조금을 지급하는 정책을 시행하면서 한국 배터리 기업에 큰 타격을 주고 자국 기업이 크게 성장하는 기반을 마련했다. 중국 BYD와 CATL이 이때 성장한다. 2024년 BYD와 CATL이 생산하는 배터리는 세계 생산량의 50%이상이다. CATL이 38%, BYD가 17%다. 중국은 배터리의 안전성이 문제가 되자 성능은 떨어지지만 가격이 낮고 안정성이 뛰어난 LFP배터리로 승부를 보고 이것이 먹혀 세계시장을 지배하게 되었다. 반면 한국과 일본은 삼원계 배터리가 강하다. 반면 유럽은 배터리 양산에 근접했다는 평가를 받았던 노스볼트가 파산했고 2023년 브리티시볼트마저 파산해 사실상 배터리 업계가 없다. 

 현재 세계 배터리 시장은 미국 시장은 미국의 중국 차단으로 국내 3사의 각축장이다. 유럽 시장은 중국과 한국 업체의 경쟁이 이뤄지고 있으며 현재 CATL의 선두고 LG엔솔이 2위다. 하지만 유럽의 대 중국 배터리 정책에 따라 향방이 달라질 수 있다. 

 자율주행을 위해서는 지각, 판단, 제어가 이뤄져야 한다. 지각을 위해서는 센서역할을 하는 라이다, 레이더, 카메라가 필요하다. 라이다는 레이저를 물체에 발사해 반사시간을 측정하여 거리를 측정하는 것으로 정확도와 해상도가 높으나 비와 눈, 먼지에 약하고, 비용이 높다. 레이더는 전자기파를 발사하여 마찬가지 원리로 거리를 측정한다. 정확도와 해상도가 낮으나 상대적으로 눈비, 먼지에 강하고 비용이 싸다. 판단은 센서가 수집은 데이터를 바탕으로 어떤 동작을 취할지 결정하는 것이고, 제어는 이를 바탕으로 차량을 작동하는 것이다. 

 자율주행의 3대업체는 구글 웨이모와 테슬라, 바이두다.

 구글 웨이모는 2016년 구글에서 독립한다. 2018년 피닉스에서 유료 로보택시를 상용화한다. 2020년 10월부터 완전무인서비스를 시작한다. 이후 샌프란시스코와 LA에서 24시간 서비스와 차량호출서비스를 시작하고 2025년 10개 이상 도시에서 사업을 시작한다. 현재 1500대 이상 차량에서 매주 25만회 유료승차를 하고 있다. 일반 운전자 대비 사고가 크게 낮고 충돌사고는 85%이상, 심각한 부상은 88%이상 낮다. 웨이모는 라이다와 레이더, 카메라는 모두 사용하는 종합센서기반이다. 그래서 가격이 높다. 5세대 웨이모는 29대 캠, 5대 라이다, 6대 레이더를 장착한다. 그래서 차량 가격이 3-5만달러다. 테슬라는 카메라만 쓰는데 그래서 100배 차이가 난다. 최대 약점이다. 

 테슬라 로보택시는 2025년 6월 텍사스 오스틴에서 시작했다. 탑승료는 4.2-6.9달러 정도다 18세 미만은 혼자 타지 못하고, 악천후엔 사용을 못하고, 복잡한 교차로도 안되는 등 아직 제약이 많다. 테슬라 로보택시는 FSD기반이고 아직 직원이 탑승한다. 테슬라는 카메라만 쓰는데 이걸로 자율주행이 가능한지 입증해야 한다. 

 바이두는 웨이모와 비슷하다. 완전자율주행을 추구한다. 로보택시 서비스와 자율주행 sw 하드웨어 플랫폼을 모두 자체개발한다. 2017년부터 자율주행 기술인 아폴로 프로젝트를 통합 운영한다. 로보택시를 베이징, 우한 등 15개 도시에서 운영한다. 브랜드가 아폴로고이며 2025년 5월 1100만건의 승차서비스가 실행되었다. 최근 자율주행 전용차량 RT6가 나왔고 생산단가는 3만 5천달러다. 센서, AI칩, 수직계열화로 가격이 저렴하다. 급경사나 곡선로가 많은 충칭과 같은 도시에서도 사용자의 만족도가 높다.