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테슬라의 거대 베터리공장 기가팩토리가 오늘 베터리 생산을 시작했습니다.



테슬라와 파나소닉에서는 지난 몇 년간 새 베터리 셀 2170을 협력개발하고 있었습니다. 그리고 지난 12월 품질 평가 단계를 거친 뒤 드디어 오늘부터 기가팩토리에서 정식으로 베터리 셀 2170을 생산하기 시작했습니다. 이 베터리 셀들은 테슬라의 가정용 전력 저장 장치인 Powerwall2 와 기업용 전력 저장 장치 Powerpack2에 사용될 예정입니다. 그리고 올해 2분기부터는 모델 3에도 적용할 계획이라고 합니다.


Powerpack 2와 Powerwall 2


아직 30%정도밖에 안 지어진 기가팩토리는 건축 면적으로 세계에서 제일 큰 건물이 될 예정이며, 완전히 가동될 때 연간 베터리 생산량이 최소한 35GWh에 달할 것이라고 합니다. 이는 2014년 리튬이온 전지의 세계 총 생산량보다도 많은 양입니다.


 

테슬라로서는 베터리 생산 시설에 대한 투자가 불가피한 선택이었습니다. 테슬라는 내년부터 최소 연 50만대씩 Model 3를 출고할 예정이라 막대한 양의 배터리 공급이 필요했습니다. 하지만 이 정도의 물량은 기존 베터리 회사들이 안정적으로 공급할 수 없는 물량이었습니다.


테슬라는 이를 해결하기 위해 큰 돈을 쏟아 붇기로 결정했습니다.


테슬라의 Model 3는 공개되자 마자 40만대의 선주문을 받았고, 한달 후 일론 머스크는 테슬라가 2017년에 최소한 10만대, 2018년부터는 최소한 50만대씩 출고하겠다고 약속했습니다. 이로써 기가팩토리가 원래 완전 가동되기로 예정되어 있던 2020년보다 2년이 앞당겨졌습니다.


테슬라의 첫 대량생산 모델 Model 3


하지만 테슬라로서는 빨리 움직일 이유도 있습니다. 테슬라는 조만간 미 연방 보조금을 더 이상 받지 못하게 될 것이기 때문입니다. 순 전기자동차 한대당 7500달러의 소득세를 공제해주는 미 정부의 혜택은 해당 제조사가 전기차를 20만대 판매하는 순간 사라집니다. 테슬라는 2017년 중에 이 시점에 도달할 것이고 다른 자동차 제조사와는 다르게 전통 자동차 사업으로 이 손실을 메꿀 수 없다는 점에서 현금흐름에 큰 타격을 입을 것입니다.


하지만 2017년이 된 이 시점에, 최근 테슬라가 한 약속을 2017년 이행할 수 있을지 의구심을 품은 목소리가 많아졌습니다. 특히 기가팩토리를 통해 테슬라가 구축하려고 했던 비용구조가 현실성이 없다는 지적이 많습니다.


규모의 경제에 대한 의구심

테슬라 측은 기가팩토리를 통해서 모델 3에 제공될 베터리의 생산 비용을 30% 줄일 수 있다고 주장하고 있습니다. 기가팩토리는 낭비되는 공간을 최소한으로 줄여, 단위면적당 베터리 생산 능력을 기존 베터리 공장에 비해 3배로 증가시켰다고 합니다. 일론 머스크 역시 기가팩토리의 규모의 경제 효과를 크게 홍보했습니다.


하지만 전문가들의 대량 생산 효과에 대한 평가는 테슬라 측만큼 낙관적이지 않습니다. 카네기 멜론 대학교(이하 CMU)에서 행해진 전기차 베터리 생산에 관한 새 연구는 리튬이온 전지 생산 비용에 영향을 미치는 여러가지 요인들을 분석했습니다. 그들은 기존의 베터리 생산 설비가 이미 달성한 1GWh의 생산 수준 이상에서는, 비용이 더 이상 줄지 않는다는 결론을 내렸습니다. 연구에 참가한 Rebecca Ciez는 1 GWh 이상의 생산 수준에서는, 단지 같은 제조공정을 더 병렬적으로 늘릴 수 있을 뿐이라고 분석했습니다.


낭비 공간을 최소화한 기가팩토리의 내부


기가팩토리의 협력사인 Panasonic은 기가팩토리에서 사용하는 설비가 이미 기존에 리튬이온 전지를 생산하던 설비와 동일하다고 밝힌 적 있습니다. 그리고 테슬라 측에서 제일 강조하고 있는 세 배 개선된 단위면적 당 베터리 생산 능력은 CMU의 모델링에 따르면 비용을 3%밖에 절감시키지 않는다고 합니다. 또한 몇몇 전문가들은, 좁은 공간 배치가 라인 가동에 장애를 일으킬 가능성을 높이며, 이 역시 비용에 반영이 될 수밖에 없다고 보고 있습니다.


즉, 여러 전문가들은 기가팩토리를 통해 얻고자 했던 규모의 경제 효과가 구체적으로 어디서 오는 것인지 모호하다고 보고 있습니다.


코발트 자원 확보

테슬라가 기가팩토리를 통해서 달성하고자 했던 또 다른 목적은 바로 수직적 통합을 통해 베터리 제조 과정의 비용을 혁신적으로 줄이는 것이었습니다. 베터리 원자재 채광부터 시작해 모델 3나 Powerwall 등의 제품이 완성되는 과정에서, 많은 물자가 다음 단계의 공장으로 이동하기 위해 많은 비용이 드는데, 이를 기가팩토리 한 곳에서 모두 진행하기 때문에 이 비용을 아낄 수 있다는 것입니다.


이것이 성립하기 위한 한 가지 가정은, 바로 기가팩토리가 필요로 하는 베터리 원자재를 가까운 곳에서 확보해야 된다는 것입니다. 테슬라는 리튬이온 전지의 필수적인 재료 중 하나인 코발트를 100% 북미에서만 공급받을 것이라고 밝혔습니다.


하지만 현재 캐나다와 미국에서 생산되는 코발트는 전세계 코발트 생산량의 4%밖에 미치지 못합니다. 테슬라 모델3 50만대에는 대략 7,800톤의 코발트가 들어가는 데, 이는 전세계 코발트 생산량의 6%에 해당하는 양입니다. 단순한 계산으로도, 테슬라가 필요로 하는 코발트를 북미에서만 확보하기에는 턱없이 부족하다는 것입니다.


2015년 국가별 코발트 생산량 ([자료출처])


테슬라는 이 상황을 타개하기 위해 아이다호 주변의 코발트 채굴권을 획득한 eCobalt Solutions Inc. 등의 신흥 광산업자를 알아보는 중입니다. 하지만, 이런 신흥 광산업자들은 광산을 완전가동시키는 데까지 아직 2년 이상의 시간이 더 필요하다고 합니다. 게다가 완전 가동이 된다고 하더라도 이들 광산에서 생산되는 코발트 양은 전세계 생산량의 1%정도에 미칠 것으로 예상되고 있습니다. 이는 테슬라가 필요로 하는 양을 충족시키지 못합니다. 


게다가 상황이 더욱 좋지 않은 이유는, 이로 인해 테슬라가 주요 코발트 생산자들로부터 반감을 샀다는 것입니다. 현재 Tenke Fungurume등의 주요 코발트 생산자들은 콩고민주공화국의 광산에서 코발트를 생산하는 중국 소유의 회사들입니다. 이 회사들에서 생산되는 코발트는 전세계 생산량의 60%를 차지하고 있습니다. 설령 테슬라가 결국 북미가 아닌 곳에서 코발트를 공급받는다 할지라도, 중국이라는 이해 관계를 거쳐야 하기 때문에 테슬라가 원하는 조건으로 거래를 할 가능성이 매우 낮아 보입니다.


세계 최대 코발트 광산 Tenke Fungurume

모델 3의 생산 지연

한편 모델 3가 기가팩토리의 베터리 공급과 상관없이 생산이 지연될 가능성도 염두에 두어야 합니다. 지난 5년간 일론 머스크가 약속했던 테슬라의 일정 중 10개의 목표가 평균 1년 이상 지체되었다고 합니다. 대부분의 사람들이 올해 모델 3가 출고될 수 있다는 데에 회의적입니다.


모델 3의 출고가 늦어질 경우 테슬라는 기가팩토리에서 엄청난 재고량을 관리해야 하거나, 공장 가동률을 낮추며 운영 비용을 계속해 감당해야 할 것입니다. 기가팩토리에서 생산된 베터리의 일부는 Powerwall이나 Powerpack에 사용되긴 하겠지만, 이 두 제품에 대해서는 당장 큰 수요가 있지 않기 때문에 재고를 처리하는 데 큰 역할을 하진 않을 것입니다.


참고기사

IEEE Spectrum, "2017 Is the Make-or-Break Year for Tesla’s Gigafactory"

TechCrunch, "No cobalt, no Tesla?"



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