테슬라가 채택한 원통형 배터리 주목
널리 알려진 구조에 효율을 높여 성능 개선
테슬라와 손잡은 중국 CATL, 저가 배터리 시장 지배 우려
테슬라가 원통형 배터리를
선택할 수 밖에 없는 이유
테슬라의 원통형 배터리는 일상에서 흔히 볼 수 있는 전통적인 모양의 배터리다. 하지만 지금까지 대부분의 전기차엔 각형과 파우치형 배터리가 들어갔다. 원통형 배터리는 둥근 모양 탓에 사이사이 빈 공간이 생겨 꽉꽉 채워 넣을 수 있는 각형이나 파우치형보다 상대적으로 에너지 밀도가 낮았기 때문이다. 하지만 자동차 업체들이 전기차 산업에 일제히 뛰어들고 배터리 기술이 고도화되면서 이러한 한계를 극복했다. 대표적으로 팩과 모듈 단계를 생략하고 배터리셀을 차체에 바로 장착하는 ‘CTC’(cell to chassis) 기술을 들 수 있다. 이 결과 탄생한 4680 배터리는 기존보다 월등히 에너지 밀도를 높일 수 있었다.
4680배터리는 지름 46mm, 길이 80mm의 원통형 배터리다. 테슬라의 일론 머스크가 지난 2020년 ‘배터리데이’에서 처음 선보인 4680 배터리는 기존 원통형 ‘2170 배터리’보다 에너지 밀도를 5배 이상 키운 제품이다. 파우치나 각형과 비교해 생산 비용을 낮추면서도 전기차의 주행거리를 16%나 늘릴 수 있어 배터리 업계의 ‘게임 체인저’로 불리기도 한다.
테슬라처럼 원통형 배터리를
채택할 하면 얻는 장점은?
원통형 배터리는 둥근 몸체 덕에 전극을 돌돌 마는 ‘와인딩’ 방식의 제조가 가능하다. 생산 속도가 파우치나 각형과 비교해 빠르다는 장점이 있다. 또 차종별로 배터리 크기와 규격이 다른 각형, 파우치형 배터리와 달리 원통형 배터리는 공통 규격이 있다. ‘4680·2170 배터리’처럼 지름과 길이가 정해져 있는 것이다. 일정한 규격은 대규모 공정의 안정화, 효율화에 유리하기 때문에 높은 양품률을 달성하는 데 시간을 획기적으로 줄여준다.
같은 연유로 배터리 제조사 입장에선 생산한 배터리를 특정 업체가 아닌 다수 업체에 공급할 수도 있다. 원통형 배터리의 선도 기업 중 하나인 파나소닉이 공급 업체를 기존 테슬라에서 포드, GM 등으로 확대하는 전략을 펼치는 것도 그 일환이라고 볼 수 있다. 유진투자증권에 따르면 글로벌 원통형 배터리 시장 규모는 지난해 약 108GWh 수준에서 2025년 241GWh, 2030년 705GWh로 커질 것으로 추산된다. 연평균 성장률이 27%에 이른다.
조 단위 투자 단행 중인 한국
이러한 글로벌 업계의 흐름 속에서 한국 배터리 기업들 역시 빠르게 대응하고 있다. 삼성SDI는 8일(현지시간) 미국 미시간주에서 GM과 합작공장 설립을 공식화했다. 두 회사는 3조~5조원을 투자해 2026년까지 30~50GWh 규모의 합작 공장을 지을 예정이다. 또 삼성SDI는 말레이시아에 약 1조7000억원을 투자해 원통형 배터리 공장을 이미 짓고 있다.
결국 테슬라와 같은 길을 가는
한국 배터리 제조사들
한국에서는 충남 천안 공장에서 원통형 배터리 생산을 준비하고 있다. BMW 등 다수의 완성차 업체와 이 배터리를 공급하는 걸 협의 중인 것으로 전해진다. 작년 LG에너지솔루션은 미국 애리조나에 원통형 배터리를 생산하는 단독 공장(2024년 양산 계획)을 짓는다는 계획을 발표한 바 있다. 또 올해 하반기부터는 테슬라에 공급할 4680 배터리를 양산한다. 이를 위해 LG에너지솔루션은 충북 청주의 ‘오창 에너지플랜트 2공장’에 5800억원을 투자해 신규 설비를 구축 중이다.
글로벌 원통형 배터리 시장은 일본 파나소닉과 삼성SDI, LG에너지솔루션이 3강 체제를 이룬다. 여기에 중국 CATL이 추격 중이다. 원통형 배터리를 채택하는 완성차 업체가 증가 추세기 때문에 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 보인다.
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