'원통형 각형 파우치형'…전기차 배터리 대세는?

미국 테슬라의 전기차 '모델3'가 판매 돌풍을 일으키면서 전기차에 들어가는 배터리에 대한 관심도 커지고 있다. 전기차의 핵심 경쟁력은 배터리다. 전기차가 충분한 거리를 달리려면 배터리 성능이 중요하다. 또 어떤 모양의 배터리를 쓰느냐에 따라 차량 무게 등에 큰 영향을 미친다.

전기차에 들어가는 리튬이온 배터리는 일반적으로 3가지로 나눈다. 각형, 파우치(주머니)형, 원형이다. 이름에서 알 수 있듯이 각각의 배터리는 형태에 따라 분류된다. 리튬이온 배터리는 용기에 배터리 4대 소재인 양극, 음극, 분리막, 전해액을 채워 만드는데 용기가 각기둥 형태이면 각형, 파우치 형태이면 파우치형, 원통 형태이면 원통형으로 분류한다. 배터리 제조사는 자동차 회사들이 설계한 전기차 형태와 제조방식에 따라 배터리를 다른 형태로 공급한다.


테슬라가 사용한 배터리인 원통형은 노트북PC를 중심으로 시장을 형성해온 가장 전통적인 방식의 배터리다. 원통형은 가격이 가장 싸고 안정성과 수급 문제가 없다는 것이 장점이다.

하지만 배터리 셀 하나당 높은 에너지를 낼 수 없다는 단점이 있다. 충방전을 자주하면 다른 형태의 배터리에 비해 배터리 성능이 저하될 수 있다는 지적도 있다. 업계 관계자는 "원통형 배터리는 충방전 시에 다른 형태의 배터리에 비해 뒤틀림 현상이 발생할 가능성이 높다"면서 "원통형 배터리의 수명에 부정적인 영향을 미친다"고 설명했다.

각형은 납작한 금속 캔 형태로 내구성 등이 뛰어나다. 대량생산할 경우 공정 단계가 파우치형보다 적어 원가 절감폭이 크다는 장점이 있다. 반면 알루미늄 캔을 사용해 무게가 많이 나가고 열 방출이 어려워서 고가의 냉각방식을 적용해야 하는 것은 단점으로 지적된다.


BMW i3에는 삼성SDI의 각형 배터리 약 100개가 들어간다. 어른 손바닥만한 크기의 이 배터리는 한 개당 60Ah(Ah는 배터리 용량 단위)의 용량을 가진다. 최신 스마트폰인 갤럭시 S7이 약 3Ah인 것을 감안하면 스마트폰용 배터리 용량의 약 20배인 셈이다.

파우치형은 무게가 가볍고 에너지를 장기간 안정적으로 낼 수 있다. 가공이 쉬워서 형태를 다양화할 수 있는 장점도 있다. 단점은 각형과 원통형에 비해 생산 비용이 높은 편이다.

한편 국내 시장조사기관 SNE리서치에 따르면, 작년 1월부터 10월까지 전 세계에 출하된 전기차에 탑재된 배터리의 타입은 각형이 47%(약 4.9GWh(기가와트시))를 차지했다. 이어 미국의 테슬라 자동차의 판매호조에 힘입어 원통형이 28%(약 2.9GWh), 파우치형이 25%(약 2.6GWh)의 점유율을 나타냈다.