[Tech 스토리] 폭스바겐이 선택한 '각형' 배터리...파우치보다 우월한가요?

기사입력 : 2021년03월21일 09:26

최종수정 : 2021년03월22일 07:48

LG엔솔‧SK이노, '파우치형' vs 삼성SDI '각형'...각 장점 '부각'
형태별 장단점 有...단점 줄이고 장점 높이는 기술개발 '적극'

[편집자] 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] 이윤애 기자 = 글로벌 점유율 1위를 차지하며 승승장구하던 K-배터리가 위기를 맞았습니다. 세계 자동차 판매 1위인 폭스바겐이 '배터리 독립'을 선언했기 때문인데요. 폭스바겐은 그간 LG에너지솔루션과 SK이노베이션이 주력 생산하는 '파우치형' 배터리를 사용해 왔는데 앞으론 '각형'을 채택하겠다고 합니다.

폭스바겐은 지난 15일(현지시간) 첫 배터리데이 행사인 '파워 데이'(Power Day)를 통해 신규 통합 배터리 셀인 '유니파이드 셀'을 2023년부터 도입해 2030년에는 전체 전기차 모델의 80%에 탑재하겠다는 계획을 내놨습니다. 폭스바겐은 행사에서 "각형 배터리는 그룹이 향후 5년내 비약적 도약을 보일 것으로 전망하는 전고체 배터리로 전환하는 데 있어 최적의 조건"이라는 설명도 덧붙였습니다.

랄프 브란트슈타터 폭스바겐 브랜드 CEO[사진=폭스바겐]

각형 배터리가 파우치형, 원통형 보다 '최적의 조건'인 이유가 뭘까요? 세계 자동차 판매 1위인 폭스바겐의 '선택'을 받은 각형이 파우치형, 원통형보다 우월한 점이 무엇일까요?

◆ 배터리셀 모양, 각형‧파우치형‧원통형...무엇이 다른가

현재 전기차에 들어가는 리튬이온 배터리는 각형, 파우치형, 원형 등 3가지 형태로 만들어집니다. 배터리 제조사들이 리튬이온 배터리에 들어가는 4대 소재인 양극재, 음극재, 분리막, 전해액을 넣고 만들지만 다른 형태로 공급합니다.

이번에 폭스바겐이 선택한 '각형 배터리'는 알루미늄 캔 모양으로 생겼는데요. 가장 쉽게 생각할 수 있는게 과거 휴대폰에 착탈식으로 쓰였던 배터리입니다. 최근에는 노트북에도 주로 사용됩니다. 국내 배터리 3사 가운데 삼성SDI가 주력으로 생산하고 있습니다.

각형은 원통형에 비해 얇고 금속 캔 형태로 파우치형과 비교해 내구성이 뛰어납니다. 최근에는 중국 배터리 업체인 CATL이 LFP(리튬인산철) 배터리를 생산해 테슬라에 납품하면서 업계의 주목을 받기도 했습니다. LFP는 가격이 저렴하고 화재 위험이 낮다는 장점이 부각됐습니다. 다만 캔을 사용해 상대적으로 무거워 연비, 주행거리 등에서 경쟁력이 낮다는 점이 지적됩니다.

LG에너지솔루션과 SK이노베이션은 '파우치형 배터리'를 주력으로 생산합니다. 현재 파우치형을 대량으로 생산할 수 있는 배터리 업체는 두 회사 뿐입니다.

[서울=뉴스핌] 이윤애 기자 = 각형, 파우치형, 원통형 배터리 2021.03.19 yunyun@newspim.com

파우치형 배터리는 얇은 알루미늄 호일에 배터리 구성물들이 싸여 있는 형태입니다. 금속으로 외관이 둘러싸인 각형, 원통형과 달리 연성이 있는 파우치로 만들어져 얇고 넓은 배터리를 만들 수 있습니다. 때문에 상대적으로 무게가 가볍고 가공이 습니다. 다양한 모양 구현이 가능해 전 세계 자동차 OEM들의 다양한 요구에 맞출 수 있습니다. 다만 각형과 원통형에 비해 생산 비용이 상대적으로 높다는 점은 단점입니다.

마지막으로 '원통형 배터리'는 흔히 주변에서 보는 건전지를 생각하면 됩니다. 가장 전통적인 방식의 배터리이자 전기차 전 세계 1위인 미국 테슬라가 사용하는 배터리로 알려져 있습니다.

원통형 배터리는 규격화된 사이즈를 가지고 있기 때문에 가격이 가장 싸고 안정성과 수급 문제가 없다는 것이 장점입니다. 하지만 배터리 셀 하나당 높은 에너지를 낼 수 없고 충방전을 자주하면 다른 형태의 배터리에 비해 성능이 저하될 수 있습니다.

◆ 세계 1위 전기차 시장 '중국'도 각형 배터리 사용

업계에서는 세 가지 배터리 형태 모두 장단점이 있어 우월을 말하기는 어렵고 완성차 업체별로 선호하는 배터리에 맞춰 공급하는 것이라고 입을 모읍니다.

다만 각 배터리별 단점을 보완하고 장점을 극대화하기 위한 기술 개발 경쟁이 갈수록 가열되는 분위기입니다.

시장조사기관 SNE리서치에 따르면 지난해 연간 탑재된 전기차(EV·PHEV) 배터리 사용량 기준으로 세 가지 타입 중 각형이 49.2%(70.8GWh)로 가장 높습니다. 그뒤로 파우치형 27.8%(40GWh), 원통형 23.0%(33.2GWh) 순입니다.

각형 배터리는 세계 1위 전기차 시장인 중국의 배터리 업체인 CATL과 BYD가 생산하는 영향이 큽니다. 삼성SDI도 각형입니다.

원통형은 테슬라가 주로 사용하고 일본 파나소닉과 LG에너지솔루션이 생산합니다. 그외 파우치형은 유럽, 미국 등에서 주로 사용되는데 LG에너지솔루션, SK이노베이션이 주 생산 배터리 업체입니다.

전년 대비 증가율을 살펴보면 유의미한 결과가 보입니다. 파우치형 배터리가 전년 대비 111.6%(18.9→40.0GWh)로 가장 큰 증가폭을 나타냈다는 겁니다. 반면 각형은 전년 대비 5.5%(67.1→70.8GWh), 원통형은 3.6%(32.0→33.2GWh) 증가하는데 그칩니다.

SNE는 "올해 유럽 전기차 시장이 성장세를 유지하고 중국과 미국 시장이 회복세를 이어갈 것으로 예상됨에 따라 세 유형 모두 탑재 규모 자체는 견조하게 늘어날 것"이라며 "점유율 규모는 각형, 파우치형, 원통형 순을 그대로 유지할 것이지만 지난해 보다는 변동폭이 다소 줄어들 것"이라고 전망합니다.

yunyun@newspim.com

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35