오랜 역사를 가진 전기자동차(EV)가 지금처럼 여론의 주목을 받게 된 것은 일론 머스크의 역할이 적지 않다. 혁신의 아이콘 일론 머스크의 도발적인 발상은 늘 세상을 깜짝 놀라게 했다. 단지 상상에 머물지 않았기 때문이다. 새로운 도전거리를 찾던 머스크가 이번엔 전기트럭에 도전한다. 일론 머스크의 이 도전이 현실적이지 않을 수 있다는 주장이 제기됐다. 

테슬라가 9월쯤 전기트럭을 공개할 계획이다. 일론 머스크(Elon Musk)는 자신의 트위터 계정을 통해 이같은 사실을 밝혔다. 사실 1년 전에 머스크는 승용차뿐만 아니라 전 세계의 도로를 달리는 버스와 트럭까지도 EV화 할 것이라고 밝힌 바 있다.

머스크는 타이어가 18개인 대형 트레일러를 EV화 할 것이라는 언급은 하지 않았지만, 모터는 올해 판매 예정인 모델 3와 동일한 모델을 사용할 것이라고 말했다. 이러한 트럭이 실현된다면, 미국에서 수송 관련 온실 가스의 25%를 배출하는 업계의 지각변동이 예상된다.
 

비용과 무게의 균형

머스크는 자동차의 패러다임을 바꾼 인물이다. 그는 미국의 대표 시사 주간지 타임지가 발표한 올해 기술 업계에서 가장 영향력 있는 20인 중 1위로 선정됐다. 지금까지 그의 말은 단지 상상이 아닌 곧 현실이었다. 그래서일까, 여론은 그가 무슨 말을 해도 일단 믿어보자는 쪽이다.

그런 일론 머스크일지라도, 현재 미국의 고속도로를 누비고 다니는 디젤 엔진을 대체할 수 있는 장거리 트럭을 개발하는 것은 혁신적인 배터리 기술이 나오지 않는 한 어려울 것이라는 지적이 제기됐다. 이는 카네기멜론 대학교 기계공학과 벵카트 비스와나탄(Venkat Viswanathan) 교수와 대학원생인 샤샨크 스리파드(Shashank Sripad)가 작성한 논문의 핵심 내용이다. 논문은 미국화학회(American Chemical Society)의 ‘ACS Energy Letters’에 발표될 예정이다.
 

이 논문을 입수한 미국 와이어드(WIRED) 지는 배터리 세미 트레일러의 주행거리가 약 480 km(300마일)로 제한될 뿐만 아니라 비용은 증가하면서 적재 용량은 줄어들 것이라고 논문을 인용해 지적했다. 원인은 도로를 달리기 위해 필요한 배터리 무게와 부피다. 비스와나탄 교수는 이 도전이 전기 비행기만큼이나 해결이 어려운 문제라고 언급했다.
 

와이어드 지가 입수한 논문에서 두 사람은 트럭의 평균 적재 하중과 평균 주행거리에 대한 데이터를 조사했다. 또한 저항계수, 회전저항, 공기밀도 및 전반적인 파워트레인의 효율성과 같은 화물 운송 관련 수많은 물리적 파라미터를 분석했다. 그 결과, 머스크가 언급한 풀사이즈 트랙터 트레일러(중간 크기의 트럭)는 하루 주행거리가 평균 300~600마일(약 480~960 km)로 제한된다.
 

두 사람은 테슬라 트럭이 셀 수준에서 243 Wh/kg의 전력을 생산하는 리튬이온 배터리 시스템을 탑재했다고 가정했다. 현재 테슬라 자동차에 탑재되는 기술을 고려해 이를 현실적인 수치로 본 것이다. 이 트럭이 한 번 충전에 600마일(약 960 km)을 계속 달리려면 14톤의 배터리가 필요하다. 900마일(약 1,440 km)을 주행하려면, 배터리 무게는 약 22톤이 된다. 현재 배터리 가격을 기준으로 할 때, 배터리 팩 가격은 약 29만~45만 달러가 된다. 반면 디젤 시스템 비용은 다 합쳐도 약 12만 달러이다.
 

문제는 가격만이 아니다. 연방 정부의 규정에 따라, 트럭의 총중량은 40톤으로 제한돼 있다. 따라서 연구진은 배터리 시스템의 무게와 트랙터 헤드, 트레일러, 바퀴 등의 무게를 더하면, 600마일을 주행할 수 있는 테슬라 트럭이 적재 가능한 화물 중량은 불과 9톤에 불과하다고 분석했다. 이 무게는 현재 평균 적재 하중인 16톤의 3분의 2에 해당한다. 비록 EV화로 운영비와 연료비를 절약할 수 있더라도, 효율화가 중요한 업계에서는 받아들이기 쉽지 않을 것이다. 또한 거대한 배터리를 완충하는 데 걸리는 시간도 업무 속도를 현저히 둔화시키는 원인이 된다. 장시간 트럭을 운전해야 하는 운전기사에게 필요한 휴식시간을 이용하면, 충전 시간은 어느 정도 조정할 수 있을 것으로 생각된다. 

이에 대해 연구진은 “현재 리튬이온 배터리의 에너지 밀도를 감안할 때, 주행거리와 적재 중량을 늘리기 위해 더 큰 배터리 팩을 사용하는 것은 사실상 어렵다.”며 “주행거리가 300~350마일(약 480~560 km) 정도라면, 그런 차량은 설계할 수 있겠지만 그 이상의 거리가 되면 배터리 중량과 비용이 모두 커질 것”이라고 지적했다.

물론 짧은 경로를 반복해서 이동한다면, 그 정도의 주행거리로도 충분할 것이다. 예를 들어, 대기오염이 특히 문제가 되는 인구 밀집 지역에서 항구와 물류 센터 사이를 왕복하는 등의 용도를 생각해 볼 수 있다. 토요타가 200마일(약 320 km)을 달릴 수 있는 수소연료전지 트럭을 개발하고 있는 것도 이러한 용도를 상정한 것이다. 하지만 머스크의 생각은 다르다. 그가 목표로 하고 있는

대상은 미국 대륙을 횡단할 수 있는 세미 트레일러다.

테슬라는 이 프로그램의 세부사항을 공식 발표하지 않았다. 물론 테슬라의 엔지니어들이 이 문제의 해결책을 이미 찾았을 가능성도 있다.

비스와나탄 교수의 예측에 의하면, 리튬이온 배터리를 넘어서는 차세대 시스템에서는 600마일(약 960 km)의 주행거리와 약 18만 달러의 배터리 가격을 실현할 가능성도 있다. 이 경우, 최대 적재량은 300마일(약 480 km)에 20톤, 600마일(약 960 km)에 16톤, 900마일(약 1,440 km)에 12톤까지 늘릴 수 있다. 또한 비스와나탄 교수는 테슬라가 네바다 주에 있는 리튬이온 셀 기가팩토리의 생산 능력을 끌어올릴 경우에 가격을 얼마나 낮출 수 있을지 단정할 수 없다고 인정했다. 문제는 머스크가 이 난제를 해결할 수 있는 비장의 카드를 가지고 있는지 여부다.
 

머스크의 마법과 같은 주문이 장거리 전기트럭에서도 통할지 또 한 번 업계의 시선이 테슬라를 향하고 있다.  

AEM_Automotive Electronics Magazine