“전기차 시장 독일의 위기…테슬라·BYD 배터리 '해체 분석'으로 돌파구 찾나”

[동포투데이] 자동차 산업의 종주국 독일이 전기차 시장에서의 부진을 타개하기 위해 글로벌 경쟁사들의 핵심 기술을 해부하고 있다. 2024년 독일 내 순수 전기차(BEV) 판매량이 전년 대비 27% 급감하며 기술 전환 지연과 원가 경쟁력 약화라는 이중고에 직면한 가운데, 독일 엔지니어들이 중국 BYD와 미국 테슬라의 전지(배터리) 시스템을 역분석해 기술 격차 해소에 나선 것이다.

독일 아헨 공과대학(RWTH Aachen University) 연구팀은 3월 7일 국제 학술지 '셀 리포트 피지컬 사이언스(Cell Reports Physical Science)'에 게재된 논문을 통해 테슬라의 4680 원통형 배터리와 BYD의 블레이드(刀片) 배터리에 대한 상세 비교 분석 결과를 공개했다. 양사의 배터리를 물리적으로 분해해 기계적 설계, 재료 구성, 제조 공정 등 23개 핵심 파라미터를 종합 평가했다.

테슬라 "고성능" vs BYD "저비용" 전략적 차이

연구 결과 테슬라는 니켈(Ni) 함량 90% 이상의 고농도 3원계(NMC) 소재를 적용해 643Wh/L의 높은 에너지 밀도를 구현했으나, kWh당 83.5유로(약 13만 원)로 BYD 대비 14% 높은 원가를 기록했다. 반면 BYD는 인산철리튬(LFP) 정극재와 구조 혁신을 통해 kWh당 73.2유로(약 11만 원)의 비용 효율성을 달렸다. 특히 LFP 정극재의 원가가 NMC 대비 34% 낮은 점이 경쟁력 요인으로 분석됐다.

기계 설계의 혁신적 접근

테슬라는 전극 활물질을 고정하는 신형 접착제를 개발, 기존 대비 15% 향상된 에너지 밀도를 확보했다. 이 접착제는 고온 환경에서도 전극 구조를 안정적으로 유지하는 특징을 지닌다. BYD는 양극과 음극 사이의 분리막 가장자리를 특수 라미네이션 처리해 96장의 전극판을 14mm 두께의 일체형 블레이드 구조로 압축, 배터리 팩 공간 활용률을 60% 이상으로 끌어올렸다. 이는 기존 대비 30% 이상 개선된 수치다.

열 관리 성능에서 극명한 차이

충방전 테스트에서 테슬라 배터리의 단위 부피당 발열량은 BYD 제품의 1.8배로 나타났다. 연구팀은 원통형 구조의 표면적 제한이 열 방출 효율을 떨어뜨린 것으로 분석했다. 특히 영하 10℃ 환경에서 테슬라 배터리의 직류 내부저항이 58% 증가한 반면, BYD는 22% 상승에 그쳐 극저온 성능에서도 우수한 열 관리 능력을 입증했다. 이 때문에 BYD는 모듈 없이 배터리 셀을 직접 차체에 장착하는 CTB(Cell-to-Body) 기술을 적용할 수 있었다.

제조 공정의 숨은 경쟁

양사 모두 레이저 용접 기술을 채택했으나 적용 방식에 차이가 있었다. BYD는 극초음파 예비 용접과 레이저 본 용접을 결합해 용접점 밀도를 37% 낮췄음에도 Z형 접힘 구조로 전도 효율을 보완했다. 테슬라는 극판을 사선으로 절단한 후 6개 지점에서 레이저 용접하는 독자적 방식을 사용했다. 연구팀은 "양사의 비활성 부품(외장, 집전체 등)이 각각 전체 부피의 40%(테슬라), 42%(BYD)를 차지해 현대 전지 설계의 공통 과제를 확인했다"고 설명했다.

연구를 주도한 요나스 고르슈(Jonas Gorsch) 박사는 "테슬라는 첨단 소재로 극한 성능을, BYD는 구조 혁신으로 비용 효율을 추구하는 전략이 시장 수요에 따른 자연스러운 분화"라며 "이 연구가 차세대 전지 개발 시 기계 설계와 전기화학적 성능의 시너지 효과를 고려하는 실증적 기준이 될 것"이라고 강조했다. 이번 분석은 전통적 자동차 강국이 전기화 시대에 적응하기 위한 기술적 노력의 일환으로 평가받으며, 향후 글로벌 배터리 기술 진화의 로드맵으로 활용될 전망이다.