전기 이륜차 나트륨 전지가 0볼트를 견딘다는 말, 그 뒤에 남은 특허

‘0볼트로 놓아 두어도 되살아난다(0伏搁置可恢复).’ 중국 납축전지 대기업 톈넝(天能股份, Tianneng)이 2026년 10월 20일 내놓은 전기 이륜·삼륜차용 나트륨 이온 전지^[1]를 다룬 현지 기사에 이 문장이 있다. 리튬 이온 전지를 써 본 사람이라면 배터리를 바닥까지 비워 두면 망가진다는 말을 한 번쯤 들어 봤을 텐데, 이 제품은 정반대를 장점으로 내세운다. 회사는 그 근거로 알루미늄 기반 집전체^[2]와 낮은 전압에서 깨어나는 관리 기술을 들었다. 특허를 보는 입장에서는 이 문장이 성능 자랑보다 셀을 다루는 공정에 대한 설명으로 읽힌다. 그래서 나는 두 가지를 확인하고 싶었다. 나트륨 전지는 왜 비워 둬도 되는지, 그리고 셀을 비워 둔 채 보관하고 옮기는 방법에 이미 누군가의 특허가 걸려 있다면 그 울타리가 중국 이륜차 시장의 어디까지 닿는지다.

셀은 그림 1의 왼쪽 위 상자에서 만들어져 화살표를 따라 창고와 트럭을 거친 뒤 이륜차에 실린다. 창고·운송 구간은 나트륨 전지를 0볼트 가까이 비운 채 지나갈 수 있다고 회사들이 말하는 자리이고, 이 짧은 구간 위에 세금과 국가표준, 그리고 10여 년 전에 출원된 특허가 겹쳐 있다.

톈넝의 72V 나트륨 전지와 9월 1일의 리튬 소비세

ofweek(2026-10-23)와 차이신(2026-10-22) 보도에 따르면 톈넝이 10월 20일 공개한 제품은 60V와 72V 두 전압에 24Ah부터 72Ah까지 네 단계 용량으로 나뉘고, 표준형과 저온형이 따로 있다. 회사가 앞세운 것은 저온형의 영하 30℃ 충전, 0볼트 방치 후 회복, 39개월 보증이다. 첫 나트륨 제품 ‘톈나 T1(天钠T1)’을 낸 2023년 3월 이후 3년 7개월 사이에 자동차·건설기계 시동용 제품이 더해졌고, 이번에 전기 이륜·삼륜차와 소형 저속차용 제품군이 채워졌다. 셀 생산능력은 연 2GWh라고 차이신은 전했다.

원가 쪽 사정은 아직 넉넉하지 않다. 차이신은 같은 기사에서 나트륨 전지의 원가 우위가 아직 나타나지 않았다고 짚고, 겨울이 긴 북방 지역의 이륜차 수요를 돌파구가 될 만한 시장으로 꼽았다. 납축전지 회사가 원가 우위 없이도 나트륨에 힘을 싣는 이유는 여럿이겠지만, 그 가운데 숫자로 확인되는 것은 7월에 나온 세금 공고다.

중국 재정부·해관총서·세무총국이 2026년 7월 16일 낸 공고 2026년 제20호는 2015년부터 이어진 리튬 이온 전지의 소비세^[3] 면제를 끝냈다. 2026년 9월 1일부터 2027년 8월 31일까지는 2%, 그 뒤로는 4%를 생산 단계에서 매긴다. 같은 공고는 나트륨 이온 전지, 고체 전지, 연료전지를 2026년 9월 1일부터 2028년 12월 31일까지 면세 대상으로 정했다. 납축전지는 2015년 통지(财税〔2015〕16号)에 따라 2016년 1월 1일부터 4%를 내 왔고, 이번 공고의 조정 목록에는 들어 있지 않다. 이륜차 전지 하나를 두고 화학에 따라 4%, 2%, 0%가 나란히 놓였다.

면세에는 조건이 붙어 있다. 공고 제4조는 국가표준이 없거나 표준에 맞지 않는 제품은 혜택을 받을 수 없다고 적었고, 처음 신청하기 전에 성급 이상 CMA^[4] 자격을 가진 검사기관에서 표준 충족 보고서를 받도록 했다. 내가 2026년 10월 25일 중국 국가표준 정보 공공서비스 플랫폼에서 찾아본 「전동자전거용 나트륨 이온 축전지」 국가표준은 표준번호 없이 계획 항목으로 올라 있었다. 2024년 8월 공시 때 잡힌 18개월의 작업 기간은 이미 지났다. 에너지저장장치용 나트륨 전지 국가표준 두 건(GB/T 48072-2026, GB/T 48098-2026)은 8월 28일 발표돼 2027년 3월 1일부터 시행된다. 톈넝의 60V·72V 제품이 어떤 국가표준으로 면세 요건을 채울지는 기사에 나오지 않았고, 세무 당국의 판단도 나는 확인하지 못했다.

세금과 표준이 전지의 값을 정하는 동안, 0볼트 보관은 전지가 공장에서 손님에게 가는 길을 바꾼다. 그림 2는 그 길을 단계별로 펼쳐 놓았다.

리튬 이온 셀은 이 길 위에서 일정량의 전기를 품은 채 움직인다. 파라디온의 특허 명세서는 리튬 이온 셀을 제조 직후 몇 차례 충방전한 뒤 40% 안팎 이상으로 충전해 두는 방식을 알려진 관행으로 소개하고, 이 회사는 홈페이지에서 리튬 이온 셀을 운송·보관할 때 충전 상태를 30% 아래로 낮추지 말아야 한다고 설명한다. 창고와 컨테이너에 쌓인 셀마다 상당한 에너지가 남아 있다는 뜻이다. 나트륨 전지가 이 구간을 0볼트 근처로 지나갈 수 있다면 포장과 보관의 조건이 달라질 여지가 생기는데, 그 출발점은 전지 안에 든 얇은 금속박 두 장이다.

음극 집전체를 구리에서 알루미늄으로 바꿀 수 있는 화학

전지 안에서 전극 재료는 얇은 금속박 위에 발려 있고, 이 금속박이 전자를 모아 바깥 회로로 내보낸다. 리튬 이온 전지는 양극에 알루미늄박, 음극에 구리박을 쓴다. 파라디온의 미국 특허 US11159027B2 명세서는 이 구조의 약점을 이렇게 설명한다. 셀을 완전히 방전된 상태로 보관하거나 0볼트 가까이 내리면 음극 쪽 구리 집전체가 녹아 나오고, 그만큼 방전 용량이 줄어 수명이 짧아진다. 구리 대신 알루미늄을 쓰면 될 것 같지만, 리튬은 낮은 전위에서 알루미늄과 합금을 만들기 때문에 이 길도 막혀 있다고 명세서는 적는다.

나트륨은 알루미늄과 합금을 만들지 않는다. 그래서 나트륨 이온 전지는 양극과 음극에 모두 알루미늄박을 쓸 수 있고, 음극 집전체가 녹을 걱정 없이 셀 전압을 0볼트 근처까지 내릴 수 있다(그림 3). 같은 특허는 층상 산화물 양극과 하드카본^[5] 음극을 쓴 나트륨 셀이 0볼트까지 방전된 뒤 다시 충전돼 2.0~4.0볼트 범위에서 작동했다는 스미토모화학의 2013년 연구 보고를 배경 기술로 소개한다. 톈넝이 0볼트 회복의 근거로 든 알루미늄 기반 집전체의 부동태화도 이 성질 위에 서 있다.

옥상 물탱크 하나를 놓고 보자. 쇠 배관이 달린 물탱크는 물을 완전히 빼 두면 배관 안쪽이 상하기 쉬워서, 쓰지 않는 계절에도 물을 조금 채워 둔다. 리튬 이온 전지의 구리 음극이 이 쇠 배관에 가깝고, 나트륨 이온 전지는 배관을 녹슬지 않는 재질로 바꾼 물탱크라서 바닥까지 비운 채 겨울을 나도 배관이 버틴다. 이 비유는 속도에서 어긋난다. 물탱크의 배관은 공기와 만나 몇 달에 걸쳐 상하지만, 전지의 구리는 음극 전위가 올라가는 순간 전기화학 반응으로 녹기 시작한다. 리튬 이온 전지에는 잠깐 바닥까지 내려간 경험만으로도 손상이 남을 수 있다.

처음 이 분야를 공부하는 사람이 헷갈리기 쉬운 지점은 0볼트와 충전 상태(SOC)^[6]의 관계다. 충전 상태 0%는 정해진 사용 범위의 에너지를 다 썼다는 뜻이고, 셀 전압 0볼트는 양극과 음극 사이의 전위차가 사라졌다는 뜻이라 둘은 같은 말이 아니다. 리튬 이온 셀은 화면에 0%가 표시될 때도 전압이 0볼트보다 한참 위에 있고, 그 아래로 내려가지 않게 배터리 관리 시스템(BMS)^[7]이 전류를 끊는다. 나트륨 전지의 0볼트 방치는 BMS가 막아 주던 마지막 구간을 셀 스스로 견딘다는 주장이다. 팩 전체가 0볼트가 됐다가 다시 켜지려면 관리 회로도 그 낮은 전압에서 깨어나야 하니, 톈넝이 집전체와 함께 저전압 웨이크업 기술을 든 이유가 여기에 있다고 나는 읽었다.

보관 중인 에너지가 0에 가까우면 운송 중 사고가 났을 때 풀려나올 에너지도 줄어든다. 다 쓴 부탄가스 캔을 버리기 전에 남은 가스를 빼 두는 것과 비슷하다. 그런데 가스를 뺀 캔도 캔 자체는 남듯이, 0볼트 셀 안에도 불에 탈 수 있는 유기 전해액은 그대로 들어 있다. 파라디온은 홈페이지에서 0볼트 나트륨 셀이 완전 충전된 리튬 이온 셀보다 가열 비교에서 15배 넘게 적은 열을 냈다고 주장하지만, 이는 회사 자료이고 같은 조건의 독립 시험 결과는 찾지 못했다.

톈나 T1에서 신제품으로, 빠진 145Wh/kg과 들어온 39개월

그림 4의 왼쪽 열은 2023년 3월 톈진 발표회에서 공개된 첫 제품 톈나 T1의 수치(전동차관찰망 2023-03-31)이고, 오른쪽 열은 2026년 10월 신제품을 다룬 기사들의 수치다. 두 발표 모두 시험 조건을 밝히지 않았고, 같은 항목을 같은 방식으로 쟀다는 보장도 없다. 이 표는 성능 경쟁표로 읽기보다 회사가 무엇을 앞에 내세웠는지를 보는 자료로 읽는 편이 안전하다.

항목	톈나 T1 (2023년 3월)	이륜·삼륜차용 신제품 (2026년 10월)
전압 플랫폼 (V)	48 / 60 / 72	60 / 72
용량 (Ah)	공개 자료에 없음	24~72 (4단계)
전지 기준 에너지 밀도 (Wh/kg)	145 이상	공개 자료에 없음
사이클 수명 (회)	3,000 이상	공개 자료에 없음
영하 30℃ 성능 (%)	용량 유지 88 이상	방전 유지 약 90, 충전 가능
고율 성능	순간 15C 방전, 15분에 85% 충전	3C 충전, 5C 방전
0V 방치 후 회복	언급 없음	회복 가능(회사 설명)
보증 기간 (개월)	공개 자료에 없음	39

영하 30℃ 항목은 88% 이상에서 약 90%로 2%포인트 이내에서 움직였고, 측정 대상도 용량 유지와 방전 유지로 표현이 다르다. 145Wh/kg과 3,000회라는 두 숫자는 신제품 기사에서 빠졌고, 대신 24~72Ah 용량 단계와 39개월 보증, 0볼트 방치 후 회복이 새로 들어왔다. 나는 이 변화를 회사가 셀의 성능 숫자보다 겨울에 쓰고 창고에 두고 오래 보증한다는 사용 조건을 앞에 세운 것으로 읽는다. 이륜차 배터리 시장에서 오래 자리를 지켜 온 상대가 납축전지^[8]라는 점과도 맞물리는 선택이고, 납축전지에서 출발한 회사가 그 고객에게 익숙한 언어로 나트륨을 설명하고 있다.

중국 배터리 소비세율 (%, 생산 단계)

납축전지 · 2016.1.1부터4

리튬 이온 · 2026.9.1~2027.8.312

리튬 이온 · 2027.9.1부터4

나트륨 이온 · 2026.9.1~2028.12.310 (면세)

그림 5에서 나트륨 막대만 비어 있는 상태는 요건을 갖췄을 때의 이야기다. 세금이 생산 단계에 붙으니 이 차이는 셀을 사서 팩을 만드는 업체의 원가로 이어질 가능성이 크다. 세율 차이가 이륜차 판매가에 얼마나 넘어갈지는 공개된 숫자가 없다. 숫자로 확인되는 변화는 세금과 사용 조건이고, 그 사용 조건 가운데 0볼트 보관은 특허의 문장으로 다시 읽어야 하는 항목이다.

보관 시간을 적은 미국 청구항, 적지 않은 중국 청구항

0볼트 보관을 청구항으로 정리해 둔 회사 가운데 하나가 영국의 나트륨 전지 회사 파라디온(Faradion Ltd)이다. 2014년 8월 22일 영국 출원을 우선권으로 한 이 패밀리 특허^[9]는 미국 US11159027B2(2021년 등록)와 중국 CN107078350B(2020년 등록)로 등록됐고, 한국에서도 KR102292491B1과 KR102472937B1 두 건이 등록됐다. 파라디온은 인도 릴라이언스 그룹의 신에너지 자회사(RNEL)가 2024년 10월 잔여 지분 7.99%를 사들이면서 그 100% 자회사가 됐다(Mercom India, 2024-10-30).

청구항^[10]은 권리 범위를 문장으로 적은 울타리다. 미국 등록 청구항 1은 셀이라는 물건 대신 ‘안전하게 보관·운송할 수 있는 나트륨 이온 셀을 만드는 공정’을 권리로 잡았다. 구성요소는 네 가지로 풀린다. 양극·음극·전해질을 갖춘 완전한 셀, 비정질 탄소·하드카본·합금 금속과 함께 쓰는 실리콘 가운데 하나 이상인 음극 활물질, 충전 상태 0~20%로 만드는 처리, 그리고 그 처리 방법이다. 처리 방법은 한 번도 충전하지 않은 셀이면 갓 만든 상태 그대로 두고, 충방전을 거친 셀이면 −0.1~1볼트로 방전하되, 어느 쪽이든 셀 전압을 −0.1~1볼트에 8시간 이상 머물게 한다. 공정 청구항이라서 침해 여부도 이 단계를 실제로 밟았는지로 따진다.

종속항은 이 울타리 안쪽에 더 좁은 방을 들인다. 청구항 2~5는 떼어 낼 수 있는 단락 장치를 단 셀, 청구항 6과 8은 나트륨과 합금하지 않는 집전체와 가정용 등급 알루미늄을 다루고, 청구항 12는 여러 셀을 −0.1~1볼트로 방전해 8시간 이상 두는 방전 시 밸런싱 방법이다. 중국 등록 청구항은 결이 다르다. CN107078350B 청구항 1에는 일정 시간 머물게 하는 단계가 아예 없고, 충방전을 거친 셀을 −0.1~1볼트로 방전해 충전 상태 0~20%로 만드는 데서 끝난다. 전압을 유지하는 단계는 종속항 2로 내려가 있다. 구성요소가 적을수록 그 요소를 모두 갖춘 실시가 늘어나므로, 문언만 보면 중국 쪽 울타리가 미국보다 넓다. 중국 청구항 12는 가정용 알루미늄의 알루미늄 함량을 질량 기준 92% 이상 100% 미만으로 적어 범위를 숫자로 좁혔다.

청구항 구성요소 (US11159027B2 청구항 1)	쉬운 말	톈넝 공개 자료에서 확인되는 것
A. 양극·음극·전해질을 갖춘 완전한 나트륨 이온 셀	실험용 반쪽 셀이 아닌 실제 셀	충족 가능성 큼(완제품)
B. 음극 활물질: 비정질 탄소, 하드카본, 합금 금속과 쓰는 실리콘 중 하나 이상	음극 재료 목록	T1은 하드카본 음극(2023년 발표). 신제품 음극은 기사에 없음
C. 충전 상태 0~20%로 만드는 처리	거의 빈 상태로 만들기	0V 방치 후 회복 가능하다는 성질만 공개. 출하·보관 충전 상태는 미공개
D. 미충전 셀은 그대로, 충방전 셀은 −0.1~1V로 방전하고 어느 쪽이든 −0.1~1V를 8시간 이상 유지 (CN107078350B 청구항 1에는 유지 단계 없음)	낮은 전압에 일정 시간 머물기	유지 시간 미공개
종속항 2·6·8: 떼어 낼 수 있는 단락 장치, 나트륨과 합금하지 않는 집전체, 가정용 등급 알루미늄	더 좁은 실시 형태	알루미늄 기반 집전체 부동태화 언급. 단락 장치 여부는 미공개

이 울타리를 톈넝의 발표 자료에 대 본 것이 그림 6이다. 2023년의 T1이 하드카본 음극을 썼다고 밝혔으니 음극 요소는 겹칠 가능성이 크다. 그러나 FTO^[11], 다시 말해 남의 특허를 침해하지 않고 실시할 수 있는지를 판단하려면 톈넝이 셀을 어떤 충전 상태로 출하해 창고에 두는지, 그 전압을 얼마 동안 유지하는지를 알아야 한다. 0볼트로 두어도 회복된다는 문구는 제품의 성질을 말할 뿐, 회사가 그 상태로 셀을 처리해 보관한다는 뜻까지 담고 있지는 않다. 출하 기준이 충전 상태 20%를 넘는다면 청구항 1의 문언에서 벗어날 여지가 있고, 사용자가 겨울 동안 전지를 방전된 채 세워 둔 경우는 제조 공정 청구항이 겨냥한 장면과 거리가 있다.

명세서가 스미토모화학의 2013년 보고를 스스로 소개했듯 나트륨 셀이 0볼트에서 회복된다는 사실은 출원 전에 알려져 있었다. 그래서 파라디온은 화학적 성질 자체를 권리로 삼지 못했고, 청구항은 그 성질을 이용해 셀을 처리·보관·운송하는 공정과 전압·시간 조건으로 좁혀졌다고 나는 해석한다. 회피 설계도 이 조건에서 출발한다. 보관 전압을 1볼트보다 높게 관리하거나, 미국에서는 그 낮은 전압에 머무는 시간을 8시간 안으로 줄이는 방식이 문언상 거론될 수 있다. 시간 요소가 없는 중국에서는 전압 쪽이 거의 유일한 축이다. 이렇게 피하면 0볼트로 실어 나른다는 장점 일부를 스스로 내려놓게 되고, 균등론^[12]에 따라 범위가 넓게 해석될 가능성도 남는다.

미국에는 변수가 하나 더 있다. 계속출원 US20220014029A1의 공개 청구항은 유지 시간을 1분 이상으로 줄였고, 충전 상태 0~20%이면서 −0.1~1볼트에 1분 이상 머문 셀 자체를 권리로 하는 물건 청구항(청구항 30)도 담았다. Google Patents가 심사 중으로 표시하는 이 출원이 그대로 등록되면 미국 쪽 울타리는 지금보다 넓어진다. 다만 공개 청구항은 심사 과정에서 줄어드는 일이 흔하고, 등록 특허들의 연차료 납부 상태도 나는 각국 특허청 원부로 확인하지 못했다.

톈넝 자신의 특허도 찾아봤다. Google Patents에서 출원인 天能에 나트륨과 저전압·웨이크업·과방전을 함께 넣은 검색(2026년 10월 25일)은 131건을 돌려줬는데, 상위 15건에 0볼트 보관이나 저전압 웨이크업을 다룬 출원은 없었다. 출원했지만 아직 공개 전일 수도 있어서 이 결과만으로 없다고 단정할 수는 없다.

면세 창이 닫히는 2028년 12월 31일

차이신 기사가 기대하는 방향은 면세가 나트륨 전지의 가격 경쟁력을 높이고, 추위에 강한 성질이 북방의 겨울 수요를 연다는 것이다. 여기에 0볼트 보관까지 더하면 이륜차 시장에서 납축전지와 리튬을 함께 밀어낸다는 그림이 쉽게 그려진다. 내가 의심하는 전제는 면세가 실제로 누려지는 기간이다. 면세는 지금부터 2년 2개월 남짓 남았는데, 60V·72V 이륜·삼륜차 전지가 기댈 국가표준이 무엇인지 공개 자료로는 확인되지 않고, 가장 가까워 보이는 전동자전거용 나트륨 표준도 아직 계획 단계다. 표준과 CMA 검사 보고서 확보가 늦어질수록 실제 면세 기간은 짧아지고, 그사이 원가 우위가 드러나지 않으면 세금 차이만으로 시장이 크게 움직이기는 어렵다.

면세는 2028년 말에 끝나지만 0볼트 보관이라는 성질은 그 뒤에도 남는다. 셀 업체가 지금 할 수 있는 일은 0볼트 보관이 물류비와 창고 안전 기준을 실제로 얼마나 바꾸는지 숫자로 보여 주고, 그 공정을 특허 문제 없이 쓸 수 있는 형태로 정리해 두는 것이다. 중국에서 셀을 충전 상태 0~20%로 처리해 보관·운송하는 공정을 표준으로 삼는다면 권리자인 파라디온과 모회사 RNEL 쪽에 라이선스를 타진하는 것이 한 방법이고, 출하 전압을 조절해 문언 밖에 머무는 설계가 또 다른 방법이다. 어느 쪽이든 마케팅 문구와 물류 기준서가 같은 말을 하도록 맞춰 두어야 분쟁이 생겼을 때 설명할 근거가 남는다.

0볼트를 견디는 성질은 실험실에서 확인되지만, 그 성질에 걸린 청구항은 창고와 트럭 위의 공정을 겨냥한다.

파라디온 특허군은 그 창고와 트럭의 장면을 청구항으로 잡아 두었다. 유지 시간 요소가 빠진 중국 등록 청구항(CN107078350B 청구항 1)은 미국 등록 청구항(US11159027B2 청구항 1)보다 문언이 넓어서, 중국 안에서 0볼트 출하를 표준 공정으로 삼는 업체라면 침해 소지를 먼저 따져 봐야 하고, 침해가 성립할 가능성도 미국보다 중국에서 더 크다고 나는 본다. Google Patents가 표시한 예상 만료일^[13] 2035년 8월 18일까지 이 질문은 남는다. 이 판단은 업체들이 실제로 출하 충전 상태를 20% 아래로 둔다는 전제 위에 서 있고, 톈넝의 출하 기준은 확인하지 못했다.

특허 쪽 울타리가 2035년 무렵까지 이어질 수 있는 데 비해, 세금 쪽 창은 2028년 말에 닫힌다. 이륜·삼륜차용 나트륨 전지가 기댈 국가표준이 언제 나오고, 면세 창이 닫히기 전에 몇 개 제품이 그 표준과 검사 보고서를 갖출 수 있을지는 지금 공개된 자료로 답할 수 없다.

나트륨 셀의 제품 소개서에 ‘0볼트 보관 가능’이라는 문구를 넣으려는 기획 담당자에게 권하고 싶은 순서가 있다. 문구를 확정하기 전에 물류 기준서의 출하 충전 상태, 보관 전압, 그 전압의 유지 시간 세 항목을 IP 담당자에게 넘기고, IP 담당자는 그것을 CN107078350B 청구항 1·2, US11159027B2 청구항 1·12, 국내라면 KR102292491B1·KR102472937B1 등록 청구항 원문과 한 장에 정리한다. 중국에 수출한다면 면세용 CMA 검사 보고서를 준비하는 일정에 이 대조를 함께 묶어 두면 같은 서류 묶음 안에서 두 질문에 답할 수 있다.

이 글은 기술과 특허 정보를 풀어 쓴 해설이다. 투자 권유나 법률 자문이 아니고, 특정 제품의 침해 여부는 전문가 검토를 거쳐야 한다. 특허의 권리 범위와 분쟁 결과는 가능성으로만 적었다.