2023년 3월 1일, 테슬라가 마스터플랜3를 발표했습니다. 전에 있었던 마스터플랜1은 전기차 생산 비용을 절감하는 것을, 마스터플랜2는 자율 주행 자동차와 ESS 배터리를 개발하는 것을 핵심 목표로 잡았었는데요. 이번 마스터플랜3의 핵심은 바로 ‘신재생 에너지로의 대규모 전환‘이라고 볼 수 있겠습니다. 이번 포스팅에서 테슬라 마스터플랜3에 어떤 내용이 나왔는 지 함께 알아보겠습니다.
1. 마스터플랜3 주요 목표
이번 마스터플랜3의 목표는 명확합니다. 바로 지구상의 화석 연료를 신재생 에너지로 모두 대체하는 것입니다. 이는 테슬라가 단순히 전기차 회사를 넘어서 신재생 에너지 회사로 나아간다는 의미입니다. 만약 테슬라가 정말로 향후 30년간 화석 연료를 신재생 에너지로 대체하는데 성공한다면 전지구적인 시장 점유율을 확보할 수 있을 것입니다.
2. 마스터플랜3 목표 설립 배경
테슬라는 현재 에너지 생태계에서 상당 수의 에너지가 낭비된다는 사실에 주목했습니다. 테슬라 마스터플랜3 사업 보고서에 따르면, 현재 에너지 생태계에서는 처음 에너지 생산량의 고작 36%만이 최종 사용자에게 도달한다고 합니다. 이는 화석 연료를 추출하고, 정제하고, 다시 전기로 생산하는 과정에서 상당수의 에너지가 낭비되기 때문인데요.
여기서 주목할 부분은 낭비되는 에너지 중 상당 수가 화석 연료로 ‘전기’를 만드는 과정에서 발생한다는 겁니다. 테슬라의 목표는 이 과정에서 발생하는 에너지 낭비를 줄이는 것입니다. 테슬라는 이 목표를 달성하기 위해 화석 연료가 아닌 ‘재생 에너지’로 전기를 생산하는 에너지 생태계를 구축하고자 합니다.
3. 마스터플랜3의 6가지 단계
화석 연료를 없애고 재생 에너지로 전기를 생산하기 위해 테슬라는 6가지 단계를 준비했습니다. 이 6가지 단계는 다음과 같습니다.
3.1 현재 에너지 생산 설비를 재생 가능한 에너지로 대체
현재 세계 에서 생산되는 주요 에너지는 연당 65Pwh 수준입니다. 여기서 26Pwh만 지속 가능한 에너지로 생산되고 있고, 나머지는 모두 화석 연료로 생산되고 있습니다. 화석 연료로 에너지를 만드는 비중이 아주 높죠. 이 상황에서 테슬라는 에너지 생산 설비를 모두 재생 에너지 생산 설비로 대체하고자 합니다.
3.2 기존 자동차를 전기차로 완전 대체
전기차는 다른 차보다 약 4배 정도 에너지 효율성이 높다고 합니다. (아래 그래프 참조)
테슬라는 전 세계 차량을 전기차로 전환하는 계획을 도모하고 있습니다. 전기차 생산 속도가 점점 빨라지고 있기 때문에, 테슬라는 이 계획이 충분히 실현 가능하다고 주장하고 있습니다.
3.3 가정, 산업 내에서 열 펌프 도입
현재 가정과 기업에서는 주로 가스를 태워서 열을 내는 방식으로 난방을 하고 있습니다. 하지만 가스를 태우는 과정에서 약 90% 가량 에너지 효율성이 하락합니다. 테슬라는 열 효율성을 높이기 위해 아래와 같은 천연 열 펌프로 열을 생산하고자 합니다.
사진에서 보다시피 열 펌프에서는 물, 공기, 땅, 그리고 낭비되는 열과 같이 재생 가능한 에너지에서 열을 끌어 씁니다. 따라서 화석 연료를 굳이 사용하지 않고도 열을 낼 수 있습니다.
3.4 수소 에너지 생산과 전기 에너지로 고열 생성
현재 200도 이상의 고열은 55% 이상 화석 연료를 통해 추출됩니다. 하지만 테슬라는 200도 이상의 열도 재생 에너지를 통해 생산하려는 계획을 갖고 있습니다. 이 과정에서 테슬라는 재생 에너지로 생성된 열을 ‘열 배터리’에 비축해 두었다가 필요할 때 가져다 쓰는 기술을 도입하고자 합니다.
또한 테슬라는 수소 에너지에 대해서도 혁신을 꿈꾸고 있습니다. 현재의 수소 에너지는 석탄, 석유 혹은 천연 가스를 통해 생산되고 있습니다. 재생 에너지로 수소 에너지가 생산되는 비중은 거의 전무한 수준입니다.
하지만 테슬라는 전기 분해 요법을 사용하면 이화석 연료를 전혀 쓰지 않고 수소 에너지를 생성할 수 있다고 주장합니다. 이렇게 되면 강철 제조와 같은 분야에서 소요되는 에너지의 양을 현저히 줄일 수 있습니다. 테슬라의 연구원들은 아래 공식을 근거로 이와 같은 기술이 충분히 실현 가능하다고 주장하고 있습니다.
3.5 선박과 항공기에 재생 가능한 연료 도입
테슬라는 전기 에너지를 선박과 항공기에도 도입하려고 합니다. 우선 배터리를 소형화하고 생산 과정을 최적화하면 선박을 전기 에너지로 운용할 수 있습니다. 다만 장거리 운행 시 배터리를 충전하기 위해 조금 더 자주 정차해야 한다는 불편함이 있다고는 하는데요. 이 역시 기술이 발전하고 배터리 수명이 늘어나면 충분히 보완할 수 있는 단점이라고 생각합니다.
다음은 항공기를 살펴보겠습니다. 단거리 비행은 현재 수준의 기술력으로도 충분히 가능하다고 합니다. 단, 장거리의 비행의 경우에는 이산화탄소와 수소를 합성하여 연료를 생성하는 과정이 필요한데요. 여기서 수소는 앞서 말씀드린 전기 분해 요법을 통해 추출할 수 있고, 이산화탄소는 대기 중에서 포집하여 추출할 수 있다고 합니다. 어떤 식으로든 에너지를 이끌어내는 테슬라의 기술력이 정말 놀랍습니다.
3.6 지속 가능한 에너지 경제를 만들기
테슬라는 위에서 설명한 기술 외에도 풍력 터보, 태양광 판, 배터리와 같은 요소들을 도입하여 신재생 에너지 경제를 구축하고자 합니다. 물론 신재셍 에너지 경제가 빠른 시일 내에 구축되지는 않을 것입니다. 테슬라 역시 이 모든 과정은 점진적으로 일어날 것이며, 조금씩 단단한 체계를 구축해 나갈 예정이라고 합니다.
4. 근거 자료
테슬라는 이 6가지 단계가 기술적으로, 그리고 경제적으로 실현 가능하다는 사실을 입증하기 위해 10가지가 넘는 모델링 자료를 만들었습니다.
다만 이 자료는 양이 방대해서 이 포스팅에서 모두 요약해서 보여드리긴 어렵습니다. 관심이 있는 분들은 아래 링크에서 직접 자료를 확인해 보시기 바랍니다.