GM 전기차 미래는 새로운 배터리와 이 시설에 달려 있다.

출처: TechCrunch

디트론 외곽에 위치한 제너럴 모터스의 방대한 워렌 테크 센터 건축 랜드마크 사이에, 자동차 제조업체가 전기 미래에 걸어놓은 9억 달러 베팅의 새로운 초석이 자리하고 있다.

흰색을 띤 500,000평방피트 규모의 두 개의 무채색 박스는 GM의 새로운 배터리 셀 개발 센터를 수용하고 있지만, 겉보기엔 그다지 눈에 띄지 않는다. 그러나 그 안에 숨겨진 것이 바로 GM이 전기차(EV) 비용을 거의 10% 절감하려는 계획의 핵심이다.

EV에 대한 투자를 축소하는 자동차 기업들이 늘어나는 시점에, GM의 새로운 배터리 셀 개발 센터는 일종의 재시동이다. GM은 TechCrunch에 이 센터가 기존 계획보다 1년 빠르게 저비용 배터리를 시장에 내놓을 수 있게 해줄 것이라고 밝혔다.

GM의 배터리 셀 개발 센터는 두 개의 건물에 걸쳐 500,000평방피트를 차지합니다.**이미지 출처:**GM

GM도 미국 EV 시장의 침체에서 자유롭지는 않다. 지난해 자동차 제조업체는 EV 생산 능력을 재조정하면서 16억 달러 손실을 기록했고, 그 과정에서 수천 명의 직원을 해고했다. 또한 전형적인 대형 EV 트럭·SUV 라인업의 리프레시를(일시적으로) 보류한 것으로 알려졌다.

EV 전략을 정상 궤도로 되돌리기 위해, GM 배터리·지속가능성 부사장인 커트 켈티는 회사의 성공을 LMR이라 불리는 새로운 배터리 화학에 걸고 있다. 이전에 테슬라에서 배터리 기술을 이끌던 켈티는 입사한 지 2년 만에 이 화학을 자신의 시그니처 제품으로 만들었다.

“이게 바로 우리 주력 제품이 될 겁니다,” 라고 켈티는 TechCrunch에 말했다. “우리의 핵심 라인업이 될 겁니다.”

배터리 재시동

GM의 EV 출시 지연은 지난 수십 년간 기복을 겪어온 미국 배터리 산업 전체와 맞물려 있다. 초기 스타트업들은 기대에 미치지 못했고, 최근에는 중국 기업들의 치열한 경쟁이 자동차 제조업체와 배터리 제조업체가 5년 전 세운 계획을 재검토하도록 만들었다.

GM 내부에서는 이러한 압박이 현재 EV에 적용되는 Ultium이라는 브랜드 배터리 플랫폼의 수명을 단축시키는 결과를 낳았다. 업계 전반과 마찬가지로, GM은 비용이 많이 들면서도 성능이 뛰어난 NMC(니켈‑망간‑코발트) 화학에 크게 베팅했었다. 원자재 가격 상승과 핵심 광물에 대한 중국의 지배가 EV 가격을 예상보다 높게 유지시켰다. NMC가 사라지는 것은 아니지만, GM에서는 고급 차량에만 제한적으로 사용될 예정이다.

그 대신 GM은 **LMR(리튬‑망간‑리치)**을 개발 중이며, 이는 NMC만큼 에너지 밀도가 높으면서도 **LFP(리튬‑인산철)**와 같은 저비용 화학과 비슷한 비용 구조를 갖는다. LFP는 Chevrolet Bolt와 같은 저가 모델에 사용된다.

GM이 LMR을 지난해 공개했을 때, Chevrolet Silverado EV와 같은 트럭에서는 기존 400마일 이상 주행 거리 대부분을 유지하면서도 최소 6,000달러 비용을 절감할 수 있다고 밝혔다. 중간급 모델이라면 가솔린 버전과 거의 가격 차이가 나지 않을 정도다.

일반 모터스 월리스 배터리 셀 혁신 센터에서 전면 크기의 프로토타입 LMR 배터리 셀을 들고 있는 직원**이미지 출처:**Steve Fecht for General Motors

새로운 배터리 화학을 발견하는 것과, 그 화학을 기가와트시 규모로 제조하는 것은 전혀 다른 문제다. BYD와 CATL 같은 자동차·배터리 거인들의 압박 속에서, GM은 2028년까지 LMR 차량을 도로에 올리고 싶다고 밝혔다. 이를 위해서는 새로운 배터리 셀 개발 센터가 제때 역할을 수행해야 한다.

새 건물은 GM 배터리 전략의 핵심이다. 회사는 2022년에 월리스 배터리 셀 혁신 센터와 최초의 기가팩토리를 열었지만, 월리스에서 나온 혁신을 테네시·오하이오에 있는 공장으로 연결할 방법이 부족했다.

내부 관계자들이 BCDC(Battery Cell Development Center)라고 부르는 이 시설은 파일럿 라인과 비슷하지만 규모가 더 크다. 완전 가동될 경우 하루에 약 2,500개 셀, 연간 약 0.5기가와트시를 생산할 수 있다. 월리스 배터리 셀 연구 센터 옆에서 소규모(하루 30~50개) 배치로 개발된 배터리를 받아 생산 준비가 되었는지 판단한다.

배터리 레시피 마스터하기

새 배터리 레시피는 상업 규모로 확대했을 때 기대에 미치지 못하는 경우가 많으며, 기업들은 문제를 해결할 시간이 충분하지 않다. 새로운 화학이 생산 라인에서 18개월 이내에 85% 수율을 달성하지 못한다면 상업적 타당성이 없다고 맥킨지 보고서는 주장한다.

이 문제는 4인 가족을 위한 레시피를 400명 규모의 결혼식 연회용으로 확대하는 것과 비슷하다. 단순히 공장의 처리량만 문제가 되는 것이 아니다. 연구 센터에서 나온 배터리는 작은 코인 셀 형태이지만, EV 팩에 들어가는 셀은 작은 도마 정도 크기다.

“월리스에서 레시피를 만들 줄 알게 되면, 이제 대량 생산에서는 어떻게 해야 할지 고민해야 합니다,” 라고 켈티는 말했다. “코인 셀에서 대형 포맷으로 옮겨갈 때 배워야 할 것이 많습니다. 그대로 옮겨지는 건 아니거든요.”

BCDC는 이 과정을 덜 고통스럽게 만들기 위해 설계되었다.

시설에서 한 번 테스트를 진행하는 비용은 20만 달러 정도이며, 이는 전체 규모의 Ultium 공장에 비해 훨씬 적다. BCDC 팀이 프로세스를 확실히 잡아냈다고 판단되면, 전면 생산 전환이 더 쉬워질 것이라고 켈티는 설명했다. “장비가 거의 동일하기 때문에 인계가 크게 어려워지지는 않을 겁니다.”

BCDC는 테네시의 2.8백만 평방피트 Ultium 배터리 공장보다 1~2자리 규모가 작다. Ultium 공장은 연간 30만 개 셀, 즉 45기가와트시를 생산한다. 반면 BCDC는 생산 라인이 적고 셀 수가 약 1/100 수준이며, 배터리 재료를 혼합하는 탱크 용량도 40리터에 불과해 Ultium의 2,000리터와 큰 차이가 있다. 규모는 작지만, BCDC는 옆에 있는 월리스 센터보다 한 단계는 큰 편이다.

“BCDC는 그 격차를 메우기 위해 존재합니다,” 라고 GM의 BCDC 책임자인 Mo Gallegos는 TechCrunch에 말했다.

AI 모델 활용

비용을 더 절감하기 위해, GM은 가능한 한 많은 공정을 다양한 AI 모델로 시뮬레이션하고 있다. 회사는 컴퓨팅 파워에 막대한 투자를 했으며, 정확한 수치는 알 수 없지만 “국가 연구소 수준”이라고 전해 들었다.

자동차 제조업체는 물리 기반 모델을 개발