글로벌 주요 완성차 업체들의 원통형 배터리 채용이 늘어나고 있다. 원통형 배터리는 과거 노트북, 휴대폰 등에 사용됐다. 둥그런 원기둥 모양이라 원통형이라 부른다. 2010년대 중반까지 각형, 파우치형 배터리에 밀렸으나 테슬라 전기차 판매가 늘어나면서 상황이 달라졌다. 모델S, 모델3, 모델Y 등에 적용하면서 사용량이 크게 높아졌다.

13일 업계에 따르면 BMW, 제너럴모터스(GM), 스텔란티스가 원통형 배터리 도입을 사실상 확정한 것으로 알려졌다. 이미 BMW는 중국 CATL과 2025년부터 원통형 배터리를 공급받기로 한 상태다. GM은 자체 배터리 개발을 원통형으로 결정했다. 스텔란티스의 경우 외부 배터리 업체를 통해 원통형 배터리를 공급받을 계획이다.

BMW는 각형 배터리를 주로 사용한 업체다. GM은 파우치형 배터리만 썼다. 스텔란티스의 경우 각형과 파우치형을 모두 적용하기로 한 상태다. 글로벌 완성차 업체 가운데 원통형 배터리로 전기차를 만드는 업체는 테슬라를 포함해 볼보, 재규어-랜드로버다. BMW, GM, 스텔란티스가 추가로 합류하면 원통형 배터리 시장 규모를 급속히 확대될 수 있다.

이들 업체가 원통형 배터리를 채용한 이유는 생산성 때문이다. 양극, 음극, 분리막을 돌돌 말아 원통형 캔(CAN)에 집어넣기만 하면 된다. 기술의 발전으로 생산 속도도 한층 빨라졌다.

예컨대 최근 삼성SDI는 천안에 차세대 제품인 4680 규격(지름 46㎜, 높이 80㎜) 원통형 배터리 파일럿 라인에서 20분당 생산속도(PPM)으로 검증 작업을 진행한다. 양산라인 투자 때까지 생산속도 목표는 300~400PPM에 달한다. 기존 2170 규격 원통형 배터리(지름 21㎜, 높이 70㎜)의 300PPM보다 빠르다.

업계 관계자는 "전기차뿐 아니라 에너지저장장치(ESS), 전기바이크 등으로 적용 분야가 늘어나고 있다"며 "주요 상위 업체들이 추가 투자를 검토하면서 원통형 배터리 시장은 더 확대될 전망"이라고 말했다.

원통형 배터리는 IT 시장 중심으로 2011년까지 전성기를 누렸다. 이후 각형, 파우치형 배터리가 대중화되며 성장세가 한풀 꺾였다. 2014년부터 전동공구, 정원공구, 무선청소기와 같은 비(非)IT 중심으로 수요처가 달라졌으나 시장이 예상보다 빠르게 포화되면서 성장 동력 확보가 쉽지 않았다. 지난해 시장 규모는 약 110억셀이었다. 올해는 150억셀 내외를 기록할 것으로 예상된다.

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

이수환 전문기자 다른기사 보기