배터리가 대세라는데.. 원통·각·파우치형, 어떻게 다르나

배터리는 모양에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 구분된다. 사진은 LG에너지솔루션 원통형배터리 모습. /사진=LG에너지솔루션 제공

전기차 보급 확대로 글로벌 배터리 시장이 성장하면서 배터리 제품에 관한 관심이 커지고 있다. 배터리는 크게 원통형, 각형, 파우치형 등으로 나뉘는데 유형에 따라 각기 다른 특성을 갖는다. 국내 주요 배터리 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온)는 각 사 전략에 따라 배터리를 생산하고 있다.

12일 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 올해 상반기(1~6월) 글로벌 전기차용 배터리 사용량은 203.4기가와트시(GWh)로 전년 동기(115.1GWh)보다 76.8% 늘었다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 상황 속에서도 24개월 연속 꾸준한 성장세를 보인 영향이다. 미국 전기차 배터리 시장은 지난해 64GWh에서 오는 2023년 143GWh, 2025년 453GWh 등으로 연평균 63% 성장할 전망이다.

가파른 성장을 바탕으로 배터리 제조업체들의 미래 먹거리로 꼽힌 전기차용 배터리는 모양에 따라 원통형, 각형, 파우치형 등으로 나뉜다. 원통형 배터리는 일상에서 흔히 볼 수 있는 AA건전지와 같은 원기둥 형태고 각형 배터리는 얇은 직육면체 모양의 알루미늄 캔 모양이다. 파우치형 배터리는 금속으로 외관이 둘러싸여 있는 원통형·각형 배터리와 달리 연성이 있는 파우치에 담겨 있다.

원통형, 각형, 파우치형 배터리는 다른 모양만큼 특징도 가지각색이다. 가장 오래된 형태인 원통형 배터리는 대형 제조사들이 표준화된 규격에 맞는 설비를 갖추고 있어 다른 배터리와 비교했을 때 많은 양을 빠르게 생산할 수 있다. 생산량이 많은 만큼 가격도 상대적으로 저렴하다. 전기차에 장착하기 위해 여러 개의 배터리를 하나로 묶어야 하는데 이를 위한 비용이 많이 든다는 점은 단점이다. 원통형 배터리 개별 가격은 저렴하지만 전기차 배터리로 만들기 위한 구축 비용이 크다는 의미다.

각형 배터리는 외부 충격에 강해 사고 발생 시 다른 유형의 배터리보다 안전하다는 장점이 있다. 올해 상반기 각형 배터리의 점유율(65%)이 파우치형(20%)과 원통형(14%)을 앞서는 이유다. 제작 공정 단계가 간소해 대량 생산 시 비용 절감도 가능하다. 에너지 밀도가 낮아 다른 배터리보다 주행거리가 짧고 열을 방출하기 어려워 별도의 냉각장치가 필요하다는 것은 단점이다.

파우치형 배터리는 단단하지 않은 필름 재질로 포장되기 때문에 원통형이나 각형에 비해 다양한 형태로 만들 수 있다. 무게가 상대적으로 가볍고 에너지 밀도도 높은 편이라 주행거리가 길다. 제조 방법이 어려워 높은 기술력이 필요하고 공정도 복잡해 생산하는 데 비용이 많이 드는 것은 단점으로 꼽힌다.

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LG엔솔·삼성SDI·SK온, 전략 따라 집중하는 배터리도 달라

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국내 배터리 3사(LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온)는 각 사 전략에 따라 서로 다른 유형의 배터리에 집중하고 있다. 사진은 지난 3월 열린 ‘인터배터리 2022’에 참가한 배터리 3사. /사진=김동욱 기자

LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 주요 배터리 기업들은 서로 각 사의 전략에 따라 중점을 두고 있는 배터리 유형이 다르다. LG에너지솔루션은 원통형·파우치형 배터리에, 삼성SDI는 원통형·각형 배터리에 집중한다. SK온은 파우치형 배터리에 힘을 쏟는 중이다.

LG에너지솔루션은 지난달 일본 완성차 업체 혼다와 5조1000억원을 투자해 미국에 배터리 합작공장을 짓기로 했다. 내년 상반기 착공을 시작해 오는 2025년 말부터 파우치형 배터리를 양산할 계획이다. 지난 6월에는 국내 오창공장에 7300억원을 투자해 원통형 배터리 공장을 건설할 것이라고 밝히기도 했다. LG에너지솔루션의 원통형 배터리 생산능력은 올해 60GWh에서 오는 2025년 120GWh로 늘어날 계획이다.

2005년 국내 최초로 전동공구용 원통형 배터리를 개발한 삼성SDI는 지난 7월21일 말레이시아 스름반에서 원통형 배터리 2공장 기공식을 열었다. 투자 금액은 총 1조7000억원으로 해당 공장에서 프라이맥스 21700(지름 21㎜, 높이 70㎜) 원형 배터리를 생산할 예정이다. 지난해 9월에는 가격은 낮추고 주행거리를 늘린 차세대 각형 배터리 젠5(Gen.5) 양산을 시작해 수익성 우위의 질적 성장을 이루기도 했다.

SK온은 파우치형 배터리를 주력으로 한다. 국내 배터리 3사 중 유일하게 원통형 배터리를 생산하지 않는다. 업계 후발주자인 만큼 가장 오래된 원통형 배터리를 건너뛰고 앞선 기술력이란 평가를 받는 파우치형으로 직행해 영향력을 키워나간다는 복안이다. SK온의 모회사 SK이노베이션은 올해 1분기(1~3월) 콘퍼런스콜을 통해 "(각형 배터리와 관련한) 개발을 진행하고 있으나 구체적인 사업화 계획은 확정되지 않았다"고 밝혔다.

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