[뉴스핌=최유리 기자] # 자는 시간을 제외하고 온종일 애플 아이워치를 차고 있는 윤성수(36) 씨. 출근길 e메일 확인부터 퇴근 후 헬스장에서 심박수 측정까지 윤씨의 스마트워치는 지칠 줄 모른다. 비결은 리튬폴리머 배터리가 숨어 있는 시곗줄이다. 손목을 따라 둥글게 구부러진 배터리는 18시간 수명의 아이워치 배터리 사용시간을 30시간이나 더해준다. 충전이 필요하면 시계 본체를 그대로 둔 채 줄만 바꿔 끼면 된다.

스마트폰, 웨어러블 기기에 들어가는 소형 배터리가 진화하고 있다. 얇아진 두께에도 힘은 더 세져 스마트폰의 슬림한 디자인과 고성능을 한꺼번에 소화한다. 이뿐만이 아니다. 엿가락처럼 휘어지는 플렉서블 배터리로 또 한 번 변신을 예고하고 있다.

배터리는 스마트폰을 작동시키는 '심장'이지만 '계륵'이기도 하다. 사용시간을 늘리기 위해 부피를 키우면 스타일이 안 살고, 디자인을 살리자니 고성능을 소화할 힘이 없어진다. 때문에 부품 가운데 가장 두꺼운 배터리는 팔방미인이 돼야 했다. 두께를 줄이면서도 에너지 밀도가 높고 안전한 '삼박자'가 필요하다는 얘기다.

실제로 스마트폰 배터리는 계속 얇아졌다. 지난해 출시된 삼성전자 '갤럭시 S8'의 두께는 8.6mm다. 2010년 나온 '갤럭시 S1'(9.9mm)과 비교하면 1.3mm 슬림해졌다. 반면 힘은 더 세졌다. 1500mAh에서 3000mAh로 용량이 2배 늘었다. 슬림한 몸으로 더 선명한 디스플레이를 밝히고 고성능 두뇌를 돌리게 된 것이다.

배터리는 다이어트를 넘어 새로운 변신을 예고하고 있다. 휘어지는 커브드 배터리부터 둥글게 마는 롤러블 배터리, 위 아래가 접히는 와이어 배터리까지 유연함을 더해 '입는 배터리' 시대를 앞뒀다.

삼성SDI가 선보인 스트라이프 배터리와 밴드 배터리. <사진=삼성SDI>

업계 움직임은 바쁘다. 소형 배터리 시장 1위 업체 삼성SDI는 '스트라이프 배터리'와 '밴드 배터리'가 무기다. 스트라이프 배터리는 두께가 0.3mm에 불과하다. 실처럼 자유자재로 휘어 목걸이, 헤어밴드 등으로 만들 수 있다. 2014년 삼성전자 ‘기어 핏’에 구부러진 모양으로 정형화된 배터리가 적용된 것에서 한 단계 더 나아간 것이다. 사람 손목 둘레 수준의 곡률 범위에서 5만번 이상 굽혔다 펴도 정상 작동할 정도로 견고하다는 설명이다.

이에 맞서 LG화학은 '와이어 배터리'를 선보였다. 기존 플렉서블 배터리가 사람 손목 곡률반경에서 멈추는 한계가 있는 반면 와이어 배터리는 위, 아래로 완벽하게 접을 수 있는 수준이다. 와이어 배터리만으로도 기존 스마트워치 용량을 낼 수 있어 다양한 디자인 구현이 가능하다.

남은 과제는 내구성과 효율성 향상이다. 수없이 구부렸다 펴도 안전하고 같은 성능을 유지하려면 내구성은 필수다. 가격 경쟁력 확보도 필요하다. 현재 플렉서블 배터리는 일반 배터리보다 2배 정도 비싼 것으로 알려졌다.

조원일 한국과학기술연구원(KIST) 에너지융합연구단 박사는 "반복적인 변형에도 부러지거나 내부 소재가 새지 않도록 하는 것이 중요하다"며 "플렉서블 배터리는 특화된 설비가 필요하기 때문에 양산 기술을 고도화하는 것도 필요하다"고 설명했다.

삼성SDI가 선보인 스트라이프 배터리와 밴드 배터리. <사진=삼성SDI>

업계에선 플렉서블 시장이 열리면 관련 기술 개발에도 속도가 붙을 것이라고 입을 모은다. 이미 기본적인 연구·개발은 마쳤기 때문에 수요가 커지면 기술 고도화 경쟁으로 이어질 수 있다는 얘기다.

주목하고 있는 것은 접히는 폴더블폰을 시작으로 마는 롤러블폰까지 다양한 형태의 모바일 기기다. 삼성전자가 올해 폴더블폰을 선보일 것으로 전망되는 가운데 스마트폰의 변신이 플렉서블 배터리 시장을 키우는 촉매제가 될 것이라는 분석이다. 배터리 업계 관계자는 "스마트폰같이 소비자들이 필수재로 생각하는 제품부터 폴더블 배터리가 적용돼야 시장이 빠르게 커질 것"이라고 말했다.

다음 단계는 웨어러블 기기다. 배터리가 몸의 곡선에 따라 유연하게 휘어질 경우 평평한 단면 외에 배터리가 들어갈 수 있는 공간이 많아진다. 웨어러블 기기의 최대 약점으로 꼽혔던 사용시간 제한을 푸는 열쇠가 되는 셈이다. 스마트재킷, 넥밴드, 헤드폰 등 신체에 착용하는 제품은 보다 슬림한 디자인을 구현할 수 있다.

시장조사업체 마켓리서치는 플렉서블 배터리 시장이 2015년 5089만달러(약 575억원)에서 오는 2020년 6억1786만달러(약 6987억원)에 이를 것으로 내다봤다. 매년 50% 성장세를 이어갈 것이라는 전망이다.

LG경제연구원의 최정덕 연구원은 "시장에선 모바일 수요가 위축되면서 새로운 애플리케이션에 대한 갈증이 커지고 있다"며 "차세대 전지로 새로운 시장을 확대해야 한다"고 강조했다.

[뉴스핌 Newspim] 최유리 기자 (yrchoi@newspim.com)