포뮬러 E: 세계에서 가장 빠른 전기 자동차는 광범위한 혁신을 촉발할 수 있습니다

일반적인 전기 자동차는 빛의 속도를 낼 필요가 없습니다. 하지만 포뮬러 E 경주용 자동차는 모두를 위한 새로운 시대를 열 수 있습니다.

지난 1월 멕시코시티의 아우토드로모 에르마노스 로드리게스(Autodromo Hermanos Rodriguez)에서 포뮬러 E 시즌 10이 시작되었을 때, 40,000명의 관중들의 환호는 24대의 순수 전기 경주용 자동차가 출발 그리드를 질주하는 모기 소리를 쉽게 압도했습니다. 세계 최고의 드라이버 중 일부는 300km/h(186mph) 이상의 속도로 질주하면서 서킷을 따라 위치를 차지하기 위해 다투었습니다.

2011년 파리 레스토랑의 냅킨 뒷면에서 꿈꿔왔던 포뮬러 E가 이제 10년이 되었습니다. 총 22명의 드라이버로 구성된 11개 팀으로 구성되어 있으며, Formula One의 유명한 개방형 조종석 차량과 유사한 1인승 경주용 자동차를 운영합니다.

자동차 인텔리전스 회사인 S&P Global Mobility의 자동차 공급망 및 기술 담당 이사인 Graham Evans는 "운전 수준은 매우 높습니다."라고 말합니다. "이들은 경험이 풍부한 전문 운전자이기도 한 매우 좋은 사람들입니다."

2014년 첫 시즌 이후 포뮬러 E는 수익성이 좋은 사업으로 성장했습니다. 정보 회사인 GlobalData는 2023-2024 시즌 챔피언십의 총 후원 금액을 1억 250만 달러(8136만 파운드)로 추산하며, 2023년에는 전 세계적으로 3억 4400만 명에 달하는 국제 시청률과 참석자 수를 기록할 것으로 추산됩니다 .

현재 세대의 포뮬러 E 자동차에 사용되는 배터리는 최대 350kW의 전력을 공급하며 운전자를 최대 320km/h (199mph) 의 최고 속도로 추진할 수 있어 기존 F1 자동차의 최고 속도에 가깝습니다. 레이싱 시리즈에는 F1의 혈통이나 예산이 없을 수도 있지만 전체 EV 산업에 도움이 될 수 있는 새로운 배터리 기술에 대한 독특하고 중요한 테스트 기반을 제공합니다. 

포뮬러 E 자동차의 첨단 기술에 투자하는 회사는 소비자 차량으로 확장될 수 있습니다(제공: Getty Images)

'지속적인 고성능'

포뮬러 E용 배터리를 설계하기 위한 엔지니어링 회사 간의 경쟁은 치열하다고 하버드 대학교 경제학과 연구원이자 전기 자동차 시장을 연구하는 Ashley Nunes는 말합니다. 소수의 엘리트 회사만이 세계적으로 유명한 경주에서 경쟁하는 데 필요한 사양에 맞게 이러한 배터리를 제작할 수 있습니다. 

입찰에 성공한 회사로는 WAE, McLaren, Podium Advanced Technologies 및 고급 EV 브랜드 Lucid Motors의 기술 부문인 Atieva가 있습니다. 이들 회사 대부분은 이미 세계 최대의 내연기관(ICE) 구동 레이싱 시리즈인 Formula 1을 위해 배터리를 포함한 고성능 기술을 구축한 경력을 보유하고 있습니다. 이 기술을 설계하는 동안 이들 회사는 더 많은 수익을 창출할 수 있습니다. 단기적으로는 포뮬러 E의 배터리 기술 엔지니어링으로 많은 돈을 벌 수 있습니다.

이 기술은 일반적인 도로용 EV에 사용되는 배터리보다 훨씬 비쌉니다. 그럴 만한 이유가 있습니다. 경마장에서 전력을 다하는 Tesla Model S는 배터리 충전량이 고갈됨에 따라 속도가 느려지기 시작할 것이라고 Evans는 말합니다. 배터리가 지속적인 경주 성능을 처리할 수 없기 때문입니다. 대조적으로, 휘발유 또는 디젤 구동 자동차는 탱크의 1/4만으로도 최고 속도를 유지할 수 있습니다. 포뮬러 E 배터리는 항상 ICE 배터리처럼 작동해야 합니다. Evans는 “지속적인 고성능을 제공해야 합니다.”라고 말합니다.

엄청난 속도를 낼 수 있을 만큼 충분한 전력을 제공하는 것 외에도 포뮬러 E 배터리는 최대한 가벼워야 합니다. 경주 규정에 따르면 무게는 운전자를 포함한 자동차 총 중량의 약 3분의 1인 284kg(626lbs)에 불과하며 경주 중 초고속 충전이 가능해야 합니다. 게다가 배터리는 과도하게 사용하면 뜨거워지므로 정교한 냉각 시스템이 필요합니다. 이러한 모든 요구 사항은 포뮬러 E 배터리를 제작하는 회사에 엄청난 엔지니어링 과제(및 자본 요구 사항)를 야기합니다. 

타이어 압력 게이지와 같은 일상적인 자동차에 대한 많은 혁신은 경주에서 시작되었습니다(제공: Getty Images)

Evans는 "마진은 상대적으로 작을 수 있지만 생산자가 많지 않기 때문에 프리미엄을 청구할 수 있습니다."라고 말합니다. Formula 1과 Formula E의 규제 기관인 Fédération Internationale De L'Automobile(Fia)에 따르면 Formula E의 2022-2023 시즌에 대한 GEN3 배터리 시스템의 총 비용은 €264,812($268,000, £226,442)였습니다. 누네스는 "그 대가를 치르는 사람들은 메르세데스나 페라리 같은 수십억 달러 규모의 기업들이다"라고 말했다.

트랙에서 고속도로까지

포뮬러 E 배터리 공급업체는 배터리 자체만으로 돈을 버는 것이 아닙니다. 새로운 배터리 팩 구성, 냉각 시스템 및 고속 충전 기술을 개발하는 과정은 모두 특허를 받을 수 있습니다. Evans는 Formula E 공급업체가 트랙을 위한 혁신적인 신기술을 개발하고 이를 연간 수백만 대를 생산하는 주류 EV 자동차 제조업체에 라이선스를 부여한다면 라이선스 비용만으로도 투자 가치가 충분히 있을 수 있다고 말했습니다.

타이어 압력 게이지 와 같은 일상적인 자동차를 위한 수많은 혁신은 F1에서 시작되었습니다. 그러나 Nunes는 도로용 EV의 배터리 요구 사항이 경쟁이 치열한 사촌과 매우 다르다고 지적합니다. 운전자는 배터리가 10년 이상 운전할 필요가 없는 포뮬러 E에는 필요하지 않은 높은 주행 거리, 대용량 및 수명을 원합니다.

전문가들은 이미 몇 가지 새로운 배터리 개발을 관찰하고 있습니다. 하나는 고속 충전이다. 포뮬러 E 차량은 최고 속도에 도달하기 위해 초고속 DC 충전을 사용하는 반면, 승용차 EV는 더 넓은 주행 거리를 제공하기 위해 더 느린 AC 충전을 사용합니다. 그럼에도 불구하고 상업용 EV 업계의 많은 자동차 제조업체는 빠르게 발전하는 Formula E 충전 기술에 대한 통찰력을 얻고 싶어합니다.

Evans에게 가장 큰 혁신은 포뮬러 E 배터리를 유전체 유체라고 불리는 냉매에 담그는 시스템인 침지 냉각을 통해 이루어질 수 있습니다. 그 결과, 오래 지속되는 고성능이 가능한 훨씬 더 시원한 배터리가 탄생했습니다. 그는 초고속 충전과 결합하여 경주장이 전반적인 EV 개발을 위한 인큐베이터 역할을 할 수 있다고 말합니다.

“매우 강력한 도전 과제를 전달할 수 있다는 점에서 포뮬러 E는 가능성의 예술을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 Evans는 말합니다.