배터리 모양별 장단점...에너지 밀도, 공정 난이도 등 차이
글로벌 각형 점유율 65%로 1위 차지...원통형·파우치형↓
기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.
[서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 전기차 배터리 업계의 화두는 배터리의 안정성과 효율성입니다. 화재로 이어질 수 있는 외부 충격에 강하지만 저렴한 비용으로 높은 에너지 밀도를 가진 배터리를 만들고 싶어 합니다. 배터리의 형태에 따라 장단점이 뚜렷합니다. 공정 난이도, 공간 활용도, 중량 등 여러 면에서 차이가 있습니다.
이차 전지 시장의 대부분을 차지하는 리튬 이온 배터리는 어떤 형태냐에 따라 원통형·각형·파우치 배터리로 나누어집니다.
원통형 배터리는 동그랗고 기다란 형태의 실린더형 배터리로 일상에서 사용하는 건전지와 유사한 형태입니다. 표준화된 치수로 대량 생산할 수 있어 안정적인 수급이 가능합니다. 이에 가격 경쟁력이 높고 공정 난도도 낮습니다.
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| [사진=테슬라] 신수용 기자 = 세계 최초의 리튬이온이차전지가 원통형 18650이며, 이후 모델이 2170이고 최신 모델이 4680이다. 2022.12.30 aaa22@newspim.com |
똘똘 말린 원통형으로 내부 압력을 견디는 힘도 뛰어나 안정성이 높습니다. 다만 다른 배터리에 비해 부피 당 에너지 밀도가 낮고 수명이 짧습니다. 원통형은 전기차 공간 내부에 유휴 공간을 많이 만들어 내는 모양의 특성상, 공간 활용엔 불리합니다.
주요 제조사로는 LG에너지솔루션(이하 LG엔솔)과 파나소닉 등이 있고, 자동차 제조사로는 테슬라가 있습니다.
파우치형 배터리는 배터리를 둘러싼 외관이 얇아 가볍고, 다양한 형태로 만들 수 있다는 장점이 있습니다. 장시간 주행이 가능할 만치 높은 에너지 밀도를 자랑하지만 대량 생산이 어렵고 공정 난이도가 높아 생산 비용이 높습니다.
외관이 단단하지 않아 외부 충격에 약해 안정성이 부족하다는 평가도 있습니다.
LG엔솔, SK온, 삼성SDI 등 국내 기업은 대부분 파우치형 배터리를 만듭니다. 현대기아차, 메르세데스-벤츠, 르노-닛산, 볼보 등이 파우치형 배터리를 사용합니다.
각형은 파우치와 모양은 비슷하지만, 직육면체 형태에 더 가깝습니다. 내구성이 뛰어나 다른 배터리에 비해 높은 안정성이 장점입니다. 공정 단계가 파우치형보다 적어 대량 생산에도 더 유리합니다.
단점으론 알루미늄 캔을 사용하기에 무게가 무거워 다른 배터리에 비해 주행거리가 짧습니다. 알루미늄 캔을 사용하기에 열 방출에 어려움이 있어 별도의 냉각장치가 필요해 생산 비용도 높습니다.
주요 제조사로는 중국의 CATL과 삼성SDI가 자리합니다. 각형 배터리를 사용하는 자동차 브랜드는 BMW, 아우디, 포드, 포르쉐, 도요타, 폭스바겐 등이 있습니다.
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| 각형인 삼성SDI의 전기차 배터리. [사진=삼성SDI] |
세 가지 형태 중 비중이 사용 비중이 가장 높은 배터리는 각형입니다. 시장조사 업체 SNE리서치에 따르면 2018년 각형 점유율은 56.6%였지만 올해 상반기엔 65%로 1위를 차지하고 있습니다. 파우치는 20%, 원통형은 14%를 차지하고 있습니다. 파우치와 원통형은 지난해 상반기 대비 각각 7%, 5%로 점유율이 떨어졌지만 각형은 12% 증가했습니다.
각형의 점유율 증가세는 지속될 전망입니다. 폭스바겐이 2030년까지 자사 전기차 배터리의 80%를 각형으로 바꾸겠다는 '배터리 로드맵' 발표를 하면서 입니다. 폭스바겐은 일본 토요타와 함께 세계 1~2위를 다투는 자동차 기업으로 전기차 시장에서도 테슬라와 함께 1~2위를 차지할 가능성이 높습니다.
폭스바겐은 생산 전략도 내놓았습니다. 스웨덴 배터리 기업 노스볼트와 손잡고 유럽에 6개 공장을 짓겠다는 계획입니다. 배터리 공장 규모는 무려 240GWh로 지난해 LG엔솔 전체 생산량의 두 배에 해당합니다.
배터리 업계 관계자는 "각형은 중국에서 많이 사용하는 배터리인데, 폭스바겐 매출의 40%가 중국에서 나온다"며 "각형은 중대형으로 사용하기에 기술적으로 안정적인 측면이 많다"고 말했습니다.
이어 "원통형은 천 단위의 배터리가 전기차에 필요하지만, 다른 건 백 단위로 배터리가 많이 필요한 만큼 셀 관리에 더 많은 리스크가 있는 셈"고 덧붙였습니다.
aaa22@newspim.com
