[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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[단독] 해군 2030~2040년 '건함계획' 발표 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자= 해군이 2030년대부터 2040년까지 한국형 이지스함(KDDX)을 3차까지 진행해 총 18척을 확보하고, 장보고IV 사업을 새로 시작하고, 해상초계기를 추가로 도입하기로 하는 등 새로운 '건함계획'과 '해상초계 전력 계획'을 마련한 것으로 확인됐다. 해군의 이 같은 움직임은 북한이 지난 10일 노동당 창건 80주년 열병식에서 각종 전술핵 탑재 무기와 신형 전략무기 체계를 대거 공개하며 대남 위협 수위를 끌어올리고 있는 데 따른 대응 차원으로 풀이된다. 특히 북한의 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 초음속 순항미사일 2종, 그리고 5000톤급 신형 구축함 최현함의 장거리 타격 능력 강화 정황이 확인되면서, 우리 군의 대응체계와 방어공백에 대한 우려가 커지고 있는 데 따른 것이다. 한화오션이 서울ADEX에 선보인 한국형 이지스함(KDDX) 모형. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 12척 추가 건조 = 해군은 최우선으로 만재배수량 8000톤급 한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 추가 전력 확보에 나서기로 했다. 해군은 세종대왕급(세종대왕함, 율곡이이함, 서애류성룡함) 구축함, 정조대왕급(정조대왕함, 다산정약용함, 3번함 건조 중) 구축함 등 이지스 구축함 6척 확보와 함께 KDDX를 최대 18척까지 보유하겠다는 계획을 수립했다. KDDX 사업은 배 선체부터 전투 체계, 레이더 등 무장을 국내 기술로 만드는 국산 구축함 사업이다. 미니 이지스함 6척을 건조한다. 신형 군함을 도입하는 7조8000억 원 규모의 KDDX 사업은 방위사업청이 우왕좌왕 하는 사이 진전되지 않고 있음에도, 해군이 KDDX Batch-Ⅱ, KDDXⅡ 사업을 만들어 국산 이지스함을 추가로 확보하려는 계획을 세운 것은 한미 간 '기술 이전 문제' 때문으로 보인다. 국민의힘 강대식 의원이 19일 해군본부에서 제출받은 자료에 따르면, 해군은 지난해 6월 미 해군 측에 서한을 보내 "북한 위협 대응을 위해 정조대왕급 이지스함과 SM-3/6 함대공미사일 확보 등을 추진 중이지만, 이지스함 전투력을 크게 높이는 협동교전능력(CEC) 미탑재로 초수평선, 장거리 대공표적 대응 능력이 제한되고 있다"며 대한(對韓) 수출을 요청했다. CEC는 지구의 곡면 특성을 감안, 여러 함선과 항공기에서 레이더 등으로 추적·확보된 표적정보를 고용량 네트워크를 통해 실시간 융합·분배해서 공통 표적을 산출, 원격교전을 치를 수 있도록 지원하는 체계다. 이에 대해 미 해군은 같은 해 8월 답신에서 "미 정부의 수출통제 및 기술이전 정책은 한국에 대한 CEC 수출을 지원하지 않는다"며 거부 의사를 밝혔다. 미 해군은 거부의 이유로 밝힌 '수출통제 및 기술이전 정책'이 무엇을 의미하는지 구체적으로 명시하지 않았다. 호주는 2018년 호바트(Hobart)급 방공구축함, 일본은 2020년 8번째 이지스함이자 아타고급의 개량형인 마야급 이지스함에 CEC를 탑재하도록 허용했지만, 한국에는 CEC를 판매할 의사가 없다는 뜻을 명백하게 밝힌 것이다. 호주·일본에는 CEC를 제공한 미국이 같은 동맹국인 한국에는 수출하지 않으려는 '이중적 태도'에 실망한 해군이 이지스함 기술 국산화를 표방하는 KDDX 추가 건조로 방향을 틀었던 것으로 보인다. 미국의 판매 거부에 따라 해군은 2030년대 중·후반까지 미국 CEC와 유사한 '한국형 해상통합방공체계'를 구축하는 것으로 선회했다. 이를 위해 국방과학연구소(ADD) 주도로 관련 핵심기술 개발을 추진할 예정이다. ADD가 개발하는 한국형 해상통합방공체계는 이지스 구축함, 해상초계기, 항공모함 등 해군 전력과의 연동, 그리고 장거리 미사일 요격체계(L-SAM) 등 첨단 무기체계에 적용이 가능하다. 하지만 미국산 전투체계를 쓰는 세종대왕급·정조대왕급 이지스함에선 한·미 간 체계 연동 및 통합 여부 등이 불확실해 원활한 운용을 장담하기 어렵다는 전망이 나온다. 따라서 해군은 정조대왕급 이지스함 추가 건조보다는 KDDX 추가건조를 선택한 것으로 풀이된다. KDDX 사업은 총 개념설계→기본설계→상세설계 및 선도함 건조→후속함 건조 순으로 이뤄진다. 개념설계는 2012년 당시 대우조선해양(현 한화오션)이 수주했고, 기본설계는 2020년 현대중공업(현 HD현대중공업)이 따냈다. 현재 상세설계 및 선도함 건조에 착수해야 하지만, 사업자 선정을 두고 양 업체 간 갈등이 심해지며 연기됐다. HD현대중공업은 기존 관례대로 기본설계를 주도한 업체가 수의계약을 맺어야 한다고 주장했다. 반면 한화오션은 HD현대중공업이 보안 벌점을 받은 점을 거론하며 '경쟁입찰'로 사업자를 선정해야 한다고 맞서고 있다. 업계 관계자는 "한화와 현대가 서로 한 치의 양보 없이 다투고 있는지 그 이유를 알 것 같다"면서 "KDDX 사업에서 한화와 현대의 대결은 '6척 싸움'이 아니라 '18척 싸움'이기 때문에 한 치의 양보 없는 대결 양상으로 치닫는 것 같다"고 했다. 해군은 현재 추진 중인 KDDX 6척 건조 사업이 출발하고, 차기호위함(FFX) Batch-IV 사업이 끝나는 즉시 곧바로 개량형이라 할 수 있는 KDDX Batch-II 사업을 실행한다는 계획이다. 최종적으로 새로운 개념을 적용한 KDDX-II 사업을 2035년 이후에 도입하기로 했다. HD현대중공업이 건조해 지난해 말 해군에 인도한 차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 '충남함' [사진=HD현대중공업] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆차기호위함(FFX) 사업 종료 후 차기호위함(FFX)-II 사업 = 한편, 해군은 기존 차기호위함(FFX) Batch-I/II/III/IV 사업을 완료한 후, 차기호위함(FFX)-II를 계획하고 있다. 해군은 FFX-II 사업에 대해서는 명확한 입장이지만, 건조시기와 구체적 제원에 대해서는 밝히지 않고 있다. 현재 해군은 차기 호위함(FFX) 사업으로 총 26척의 호위함(FFG)을 전력화 한다. FFX Batch-I 사업으로 인천급 호위함 6척, FFX Batch-II 사업으로 대구급 호위함 8척을 건조했고, FFX Batch-III 사업으로 충남급 호위함 6척을 건조하고 있다. 해군은 현재 차기 호위함(FFX) Batch-IV 사업으로 2023년부터 2032년까지 약 3조2500억 원을 투입, 총 6척을 건조하는 'FFX Batch-IV'(울산급 Batch-IV) 사업을 진행 중이다. 2029~2030년경 6척의 함정 모두가 해군에 인도될 예정이다. FFX 사업이 완료되면 광개토대왕급 구축함까지 모든 해역함대의 노후화된 중·대형 함정이 교체가 완료된다. ◆AI 기반의 연안초계함(OPV) 사업을 진행 = 또한 1000t급 연안초계함(OPV) 사업을 진행해, 미사일 고속함 PK-A/고속함 PK-B로 대표되는 고속함들을 보완할 계획이다. 연안초계함(OPV)은 인력 절감과 효율성을 위해 AI(인공지능) 기반의 자동화·무인화 기술이 적용된 미래형 함정이다. 1500~2200톤급으로, 기존 초계함보다 거주성 등이 향상시켜 연안 및 해상 경비, 해양 안전, 어업 지도, 해양 오염 감시 등 다양한 임무를 수행하도록 설계된다. 2020년 11월 10일 대우조선해양 거제 옥포조선소에서 진수한 중형급 잠수함 2번함 '안무함(KSS-Ⅲ, 3000톤급)'. 안무함은 2018년 9월 진수한 도산안창호함에 이은 장보고-Ⅲ급 두 번째 잠수함이다. 해군이 건조하는 '장보고Ⅳ' 잠수함도 같은 체급의 형상이다. [사진=대우조선해양] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆장보고IV 사업 추진에 이어 2040년경 원잠 추진 = 한편, 해군의 수중전력인 잠수함 전력증강 계획에 대해 살펴보자. 해군은 2035년 이후 현재 장보고III Batch-I/II/III를 끝내고, '장보고IV 사업'으로 넘어간다. 최종 결론이 나오기 전이지만, 해군이 밝힌 장보고IV 사업은 그동안 2000톤급 잠수함으로 알려졌으나, 해군이 이번에 밝힌 방향은 3000톤급인 것으로 알려지고 있다. 장보고IV 사업 이후인 2040년 무렵, 해군은 차세대 잠수함을 건조할 계획으로, 원자력 추진 기관을 탑재하는 것을 염두에 두고 있다. ◆P-8A 포세이돈 후속으로 한국형 해상초계기 개발 계획 = 해군은 현재 P-3C/CK와 15대와 P-8 포세이돈 6대 등 21대의 해상초계기를 보유, 휴전선 길이의 9.5배, 남한 넓이의 3.3배에 이르는 30만㎢의 작전해역에 대한 상시감시와 주요 해상교통로를 보호하는 데 주력하고 있다. 해군항공사령부 전력은 현재 P-8A 포세이돈 6대를 주력으로 2030년대를 맞이한다. 하지만 해군은 이번에 기존 P-3C/CK 대체용으로 한국형 해상초계기 사업을 추진할 계획임을 분명히 했다. 지난 5월 29일 경북 포항기지에서 발생한 P-3CK 해상초계기 추락사고는 1968년산으로, 무려 57년을 운용한 노후 항공기의 위험성을 해군에 각인시켰다. 한국항공우주산업(KAI)이 서울ADEX에서 선보인 한국형 해상초계기 모형. KAI는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 '소드피시형'의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com 해군 관계자는 "해군은 현재의 P-3CK 기종을 2030년까지 운용하고, 그 이후에 최신예 한국형 해상초계기를 도입을 개획하고 있다"면서 "사고가 난 초계기와 동형인 나머지 P-3CK 7대의 조종사 안전, 그리고 대잠전력의 공백을 막기 위해 한국형 해상초계기 도입사업을 앞당겨야 할 필요가 있다"고 했다. 다만 2025년 10월 기준, 해군은 해상초계기를 해외 직도입으로 할지, 국내개발로 할지, 획득방법을 결정하지는 않은 것으로 알려졌다. 내년 1/4 분기에 획득방법을 결정하는 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "한국항공우주산업(KAI)에서는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 소드피시형의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다"면서 "KAI가 기존의 에어버스 A320 여객기를 개조하는 개발 계획에서 한 발짝 물러난 것으로 보인다"고 했다. 향후 해상초계기 추가 소요는 운용인력을 감안해 11대로 알려졌다. gomsi@newspim.com 2025-10-20 11:12