[현장클릭]‘각형·원통형·파우치형’..전기차 배터리의 특징은

[이데일리 김영수 기자] 전기자동차 시장이 급성장하면서 배터리에 대한 수요도 늘고 있다. 전기차의 심장인 배터리는 전기차의 속도 및 운행 거리를 결정하는 핵심 역할을 한다. 배터리는 양극재, 음극재, 분리막, 전해액(전해질) 등으로 구성돼 있는데 이러한 구성 요소를 담는 형태에 따라 각형, 원통형, 파우치형으로 구분된다.

(그래픽=스키노 뉴스

SK이노베이션의 전문보도 채널인 스키노 뉴스(SKinno News)에 따르면 납작하고 각진 상자 모양의 ‘각형 배터리’는 알루미늄 캔으로 둘러싸여 있기 때문에 외부 충격에 강해 내구성이 뛰어나고 안전하다. 그러나 에너지 밀도가 상대적으로 낮다.

일반적으로 양극재와 음극재, 분리막 등 전기차 배터리 요소를 쌓은 뒤 돌돌 말아 만든 ‘젤리롤’을 알루미늄 캔에 넣고 전해액을 주입해 만드는데 케이스는 사각이지만 젤리롤은 모서리 부분이 원형이어서 내부 공간 활용 측면에서 불리하다. 또 알루미늄 캔을 사용해 무겁고 제조 공정도 상대적으로 복잡하다는 단점도 있다.

(그래픽=스키노 뉴스

‘원통형 배터리’는 일상생활에서 흔히 사용하는 건전지와 비슷한 금속 원기둥 모양을 갖추고 있으며 외관이 견고하다. 가장 전통적인 형태로 사이즈가 규격화돼 있어 생산 비용이 저렴하다. 안정적인 수급이 가능한 점도 장점이다.

그러나 부피당 에너지 밀도가 높은 반면 다른 형태에 비해 용량이 상대적으로 작아 원통형 배터리를 전기차에 장착하기 위해선 여러 개의 배터리를 하나로 묶어야 한다. 즉, 원통형 배터리의 개별 가격은 저렴하더라도 전기차 배터리로 만들기 위한 배터리 시스템 구축 비용이 많이 든다.

(그래픽=스키노 뉴스

‘파우치형 배터리’는 주머니와 비슷한 형태로 필름 주머니에 배터리를 담았다고 생각하면 된다. 가장 큰 장점은 에너지 밀도가 높아 주행거리가 길다는 점이다. 각형, 원통형 배터리와 달리 Winding 형태의 젤리롤을 사용하지 않고 소재를 층층이 쌓아 올려 내부 공간을 빈틈없이 꽉 채울 수 있으며 이로 인해 배터리 내부 공간 효율이 개선되면서 에너지 용량도 커졌다.

외관이 단단하지 않아 다양한 사이즈와 모양으로 제작 가능하고 구부리거나 접을 수도 있어 활용도가 높다. 이 같은 장점으로 전기차 업체가 요구하는 다양한 형태의 배터리를 만들 수 있으며 무게 또한 상대적으로 가볍다. 단점은 각형이나 원통형에 비해 케이스가 단단하지 않아서 모듈이나 팩으로 만들 때 이를 커버할 수 있는 기술이 필요하다.

(그래픽=스키노 뉴스

한편 올 3월 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 2020년 전 세계 전기차 배터리 사용량은 전년 대비 22% 증가한 114GWh를 기록했다. 이 가운데 파우치형 배터리는 탑재량이 2배 넘게 증가한 40Gwh(점유율 27.8%)를 차지하는 등 점유율이 급상승하고 있다. 이는 SK이노베이션 등 파우치형 배터리의 주요 공급사가 유럽·북미 배터리 시장 진출을 확대하면서 해당 지역에서 탑재량이 급증했기 때문이다.

반면 각형, 원통형 배터리의 점유율은 2019년 대비 하락했으며 특히 원통형 배터리 탑재량은 파우치형 배터리에 밀려 점유율 2위 자리를 내줬다.

(그래픽=스키노 뉴스)