해결책
테슬라가 2003년에 설립되었을 때, 전기차의 정설은 자동차에는 크고 목적에 맞게 제작된 배터리 셀이 필요하다는 것이었다. 노트북에 쓰이는 18650 원통형 셀은 장난감처럼 보였다. 그런데 AC Propulsion이 자사의 tzero 프로토타입에 있던 납축전지 팩을 노트북 등급의 리튬이온 18650으로 교체하면서 차량의 주행거리를 세 배 이상으로 늘렸다. 이미 전자책 제조사 NuvoMedia에서 18650을 기반으로 제품을 만든 바 있던 마틴 에버하드와 마크 타펜닝은 AC Propulsion의 기술을 라이선스하고 같은 승부수에 테슬라를 세웠다.
타펜닝은 그 셀의 경제성을 이렇게 설명했다. '그것들은 계속 좋아졌습니다. 주변을 둘러볼 때마다 7% 더 좋아지거나 7% 더 싸져 있었습니다.' 2006년 베르디체프스키, 켈티, 스트라우벨, 투모레가 쓴 테슬라 논문은 이를 명확히 했다. 약 6,800개의 범용 18650으로, 450kg에 56kWh를 저장하고 200마일이 넘는 주행거리를 제공했는데, 이는 어떤 양산 전기차도 제공하지 못한 것이었다. 논문은 15년간 소비자 전자제품 시장이 끌어온 수요의 공을 인정했다.
안전성은 큰 맞춤형 셀 내부에서 시스템으로 옮겨갔다. 해마다 생산되는 수십억 개의 18650 각각이 자체 전류 제한기, 파열 장치, 강철 캔을 갖추고 있어 하나의 고장이 팩 전체를 무너뜨릴 수 없었다. 로드스터는 2008년에 출시되었고, 모델 S 팩은 이 승부수를 7,104개의 파나소닉 18650 셀로 확장했으며, 노트북 셀은 모든 전기차 배터리 프로그램이 비교되는 기준이 되었다.
이룬 것
다른 누군가가 자금을 대는 시장에 올라타라
통한 이유
노트북 시장은 이미 연구개발 비용을 지불해 두었다. 셀 밀도와 대량 생산은 어떤 전기차 프로그램도 감당할 수 없는 규모로 해마다 개선되었다.
해마다 수십억 개의 18650은 성숙하고 수율이 높은 생산과 예측 가능한 품질을 의미했으며, 맞춤형 자동차용 셀이라면 그 수준에 도달하는 데 10년이 걸렸을 것이다.
작은 셀은 고장을 국소화했다. 6,800개 각각이 자체 전류 제한기와 파열 장치를 갖추고 있어 하나의 불량 셀이 팩 전체를 무너뜨릴 수 없었다.
이는 테슬라의 운명을 자사 규모로부터 분리했다. 연간 2,000대의 차를 만들더라도 테슬라는 수십억 대 기기 시장에 맞춰진 가격으로 셀을 구매했다.
핵심 부품이 수년간 계속 개선되어야 한다면, 다른 시장이 자금을 대는 규격을 채택하라. 그 학습 곡선을 공짜로 물려받고, 엔지니어링은 하나를 완벽하게 만드는 데가 아니라 값싼 부품 여럿을 관리하는 데 쓰라.
그 후
로드스터의 2008년 데뷔는 '소프트웨어로 관리되는 수천 개의 작은 셀'을 전기차 배터리 문제에 대한 실질적 답으로 만들었다. 모델 S는 팩당 7,104개의 셀로 이 승부수를 규모 있게 반복했고, 대형 포맷 셀을 설계하던 경쟁사들은 킬로와트시당 비용에서 수년간 뒤처졌다. 테슬라는 이후 자사가 사양을 정하는 더 큰 원통형 포맷으로 옮겨갔지만, 창업기의 논리, 즉 전자제품 시장이 자금을 대는 곡선을 사고 그 범용 부품을 중심으로 시스템을 설계한다는 논리는 파나소닉 파트너십을 거쳐 기가팩토리 시대에 이르기까지 회사의 템플릿으로 남았다.
근거 확인하기
출처
- The Tesla Roadster Battery System (Tesla Motors technical paper) Tesla Motors (Berdichevsky, Kelty, Straubel, Toomre), mirrored at Battery Power Online · batterypoweronline.com ·
- The revolutionary Roadster (book excerpt) EVANNEX · evannex.com ·
- Tesla Model S Battery System: An Engineer's Perspective CircuitDigest · circuitdigest.com ·