삼성SDI가 차세대 원통형 배터리 규격을 확정했다. 지름 46㎜, 높이 80㎜(4680)를 기본으로 지름은 그대로 유지하면서 95㎜, 120㎜ 높이를 가진 제품을 개발 중이다. 4680 규격 원통형 배터리는 흔히 테슬라표 배터리로 불린다. 지난 2020년 9월 테슬라 '배터리데이' 행사에서 처음 공개됐다. 당시 테슬라는 3년 안에 반값 전기차를 선보이고, 핵심 기술로 4680 배터리를 내세웠다. 기존 배터리(1865, 2170)보다 생산 비용을 낮추겠다는 게 핵심이다. 이미 파나소닉과 LG에너지솔루션이 이 형태의 배터리를 생산하겠다고 밝힌 바 있다. 11일 업계에 따르면 삼성SDI는 차세대 원통형 배터리를 3가지 버전으로 개발 중이다. 테슬라가 만들기로 한 4680을 포함해 4695, 46120이 추가됐다. 그간 지름(46㎜)을 유지면서 높이만 조절해 배터리를 만들 것이라는 이야기는 전해졌지만, 구체 사양이 외부로 알려진 것은 이번이 처음이다. 당초 삼성SDI는 4680 배터리보다 높이가 낮은 제품을 고려했다. 양극, 음극, 분리막을 돌돌말은 배터리 소재 조합물인 젤리롤(Jelly roll)은 원통형 캔(Can)의 지름과 높이가 짧을수록 개발 난도가 낮다. 예컨대 2170보다 1865가 만들기 더 쉽다. 대신 에너지 밀도가 떨어진다. 전기차 주행가능 거리가 짧아진다는 의미다. 4680 배터리는 2170 배터리보다 에너지 밀도 5배, 출력은 6배, 전기차 주행거리는 16~20% 높다고 알려져 있다. 대신 생산이 쉽지 않다. 폭과 높이가 길어진 젤리롤을 일정한 힘으로 말면서 어긋나지 않게 말아야 하는 것은 고난도 작업이다. 특히 4680 배터리는 탭(Tab)이 없는 탭리스(Tab-Less) 구조로 되어 있다. 탭은 에너지가 이동하는 통로다. 기존에는 젤리롤 양 끝에 얇은 금속 막대를 붙였다. 테슬라는 이 탭을 없앴다. 발열이 줄고 제조 공정이 간단해지지만, 젤리롤에 탭을 만들어야 하므로 활물질(양극재, 음극재)과 집전체(동박, 알루미늄박)를 정밀하게 다룰 수 있어야 한다. 삼성SDI가 4680 외 4695와 46120 배터리 개발을 결정한 것은 그만큼 기술 완성도가 높아졌다는 방증이다. 원통형 배터리 시장에서 삼성SDI는 잔뼈가 굵은 기업이다. 파나소닉과 LG에너지솔루션이 전기차용으로 대량 공급하기 전까지만 하더라도 이 시장 1위를 오랫동안 유지했다. 4680 배터리 투자가 경쟁사보다 늦어진 만큼 차별화를 꾀하겠다는 것도 이유로 꼽힌다. 삼성SDI 차세대 원통형 배터리 개발은 순차적으로 이뤄질 것으로 전망된다. 업계 한 관계자는 "4680 배터리를 우선 개발해 양산하고, 이후에 4695, 46120 배터리를 추가하는 형태가 될 것"이라며 "천안사업장에 파일럿 라인을 마련하고 말레이시아 등에 양산 투자가 이뤄진다"고 말했다. 한편, 삼성SDI 4680 배터리 파일럿 라인은 이르면 내달부터 셋업이 시작된다. 주요 협력사에 장비 발주(PO)가 이뤄진 상태다. 양극과 음극을 제조하는 전극장비는 ㈜한화 기계부문이 맡았다. 한화는 2021년부터 삼성SDI의 주요 배터리 투자 때마다 이름을 올리고 있다. 전극장비 발주를 사실상 독점하고 있다.

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배터리 생산 수율을 높이는 마법의 지팡이 콘퍼런스 : 7월 27일 웨비나 안내

전기차 시장이 급성장하고 있습니다. 그러나 교통사고나 충전 시 간헐적으로 발생하는 화재로 불안감도 적지 않습니다. 교통사고처럼 외부 충격으로 나타나는 화재는 어쩔 수 없는 일이지만, 충전이나 주행중에 문제가 생길 수도 있습니다. 이는 전기차는 물론 배터리 업계에 상당한 부담입니다. 배터리 화재는 정확한 원인을 알아내기 어렵습니다. 사고가 나면 배터리 셀이 완전히 타버리고, 원인 파악을 위해 분해를 하는 순간 분리막이 손상됩니다. 과거 정부에서 에너지저장장치(ESS) 화재 사고의 원인을 섣불리 배터리로 지목한 것도 분리막 손상이 결정적이었습니다. 분리막은 배터리 충‧방전 과정에서 자연스럽게 열화(劣化)가 나타나기 때문입니다. 배터리 생산 안정화도 과제입니다. 전 세계 배터리 업체들이 공격적으로 투자에 나서고 있으나 수율은 그다지 높지 않다는 게 업계 전문가들의 공통된 평가입니다. 수율이 낮으면 그만큼 불량이 많이 발생하고, 손익분기점 달성이 어렵습니다. 이런 문제를 해결하기 위해 주요 배터리 업체들은 검사‧진단 기술에 적극적으로 투자하고 있습니다. 국내 배터리 업계 1위는 LG에너지솔루션은 얼마전부터 검사장비 TF를 구성, 배터리 수율과 안정성 확보에 나선 상황입니다. SK온도 신형 검사장비를 미국 조지아 공장부터 적용하기 시작했습니다. ESS 화재 이후 검사장비의 양과 질을 늘린 삼성SDI는 이 업계 선구자로 꼽힙니다. 유망사업으로 꼽히는 폐배터리 재활용에서도 검사장비는 필수적입니다. 배터리 상태를 정확하고 빠르게 진단해야 합니다. 배터리를 완전히 방전시키는 기술이 핵심입니다. 배터리 생산과 마찬가지로 수율이 제대로 나와야 사업성이 높습니다. 배터리 검사‧진단은 비파괴 방식을 주로 사용합니다. 비전, 엑스레이가 대표적입니다. 많은 양의 영상 데이터를 처리할 수 있는 인공지능(AI)과 알고리즘 기술이 뒷받침되어야 합니다. 배터리 셀뿐 아니라 모듈과 팩 단위에서의 검사‧진단 기술도 중요합니다. 배터리는 사용 분야에 따라 사양이 제각각입니다. 전기자전거와 전기차용 모듈‧팩 장비에 차이가 있을 수밖에 없습니다. 배터리 셀 숫자뿐 아니라 전압과 용량 등이 모두 다릅니다.

검사‧진단 기술로 배터리 시장의 가치를 높이고 차별화를 꾀할 수 있는 기회를 마련하시기 바랍니다. 전자부품 전문 미디어 디일렉이 기획 주관한 차별화된 콘퍼런스입니다. 새로운 정보로 새로운 사업 기회를 잡으시기 바랍니다. 많은 관심 부탁드립니다.

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◆ 행사개요

– 행사명 : 배터리 생산 수율을 높이는 마법의 지팡이 콘퍼런스
– 주최 및 주관 : 디일렉 / YELEC
– 일시 : 2022년 07월 27일(수) 13:30~17:30
– 장소 : 디일렉 5층 콘퍼런스 룸(서울시 강남구 논현로 515 아승빌딩, 5층)
– 참가비용 : 220,000원(부가세 포함)
– 규모 : 선착순 50명

◆ 프로그램 구성

시간	주제	연사
13:30~14:00	차세대 배터리 외관 검사장비	트윔 이봉섭 상무
14:00~14:30	AI활용 초고속 배터리 검사장비	자비스 민병석 CTO
14:30~15:00	EV Battery Inspection by Deeplearning	코그넥스코리아 김민수 전무
15:00~15:30	배터리팩 & BMS 전기적 성능 검사	미섬시스텍 구봉준 연구소장
15:30~15:50	Coffee Break
15:50~16:20	배터리 안전을 위한 비파괴검사 분석 솔루션	베이커휴즈코리아 이승철 상무
16:20~16:50	배터리 진단 및 재활용 장비 솔루션	하나기술 구태근 연구소장
16:50~17:20	주요 배터리 장비 수출국 안전규정	필츠코리아 최성호 이사