다 같은 배터리 아니다… 원통·각·파우치형, 어떻게 다르나

모양 따라 특징도 천차만별

배터리 시장이 주목받으면서 제품 폼팩터(제품 외관)에 따른 특징이 관심을 받고 있다. 사진은 LG에너지솔루션의 원통형 배터리. /사진=LG에너지솔루션

배터리업계의 폼팩터(제품 외관) 경쟁이 치열해지고 있다. 폼팩터에 따라 배터리 특성이 다른 점을 감안, 포트폴리오 다변화를 바탕으로 고객사 요구에 맞춘 제품을 생산하기 위해서다.

11일 업계에 따르면 배터리 폼팩터는 크게 원통형, 각형, 파우치형 등으로 나뉜다. 원통형은 일상에서 흔히 사용하는 AA건전지와 같은 원기둥 모양이다. 각형은 납작한 직육면체 모양의 알루미늄 캔 형태다. 파우치형 배터리는 금속 외관이 아닌 연성이 있는 파우치에 담겨 있는 게 특징이다.

원통형 배터리는 크기가 작지만 용량과 에너지가 높다. 전동공구, 로봇청소기 등 순간적으로 강한 에너지 출력이 필요한 제품에 주로 사용된다. 크기가 규격화된 덕분에 범용성이 넓고 대량 생산이 가능하다. 가격도 다른 폼팩터와 견줬을 때 저렴한 편이다.

원통형 배터리는 과거엔 전기차용으로 부적합했다. 배터리 자체는 다른 폼팩터보다 에너지 밀도가 뛰어나지만 제품을 엮어 모듈로 생산할 경우 에너지 밀도가 떨어져서다. 모듈은 배터리 다수를 엮어 생산한다. 원통형 배터리를 모듈로 엮으면 모양 특성상 원통과 원통 사이에 빈공간이 발생하며 에너지 밀도가 낮아진다.

원통형 배터리는 차세대 제품인 46파이(지름 46㎜) 개발이 추진되면서부터 전기차용으로 주목받기 시작했다. 해당 제품은 기존 2170(지름 21㎜, 높이 70㎜) 배터리보다 에너지 용량은 5배, 출력은 6배 개선될 것으로 관측된다. 테슬라 등 글로벌 주요 완성차 업체는 46파이 원통형 배터리를 채용할 방침이다.

각형은 전기차용으로 가장 많이 사용되는 배터리다. 수명이 길고 외부 충격에 강해서다. 각형 배터리는 통조림과 비슷한 구조다. 단단한 알루미늄 캔에 배터리 내용물을 담고 뚜껑을 덮은 뒤 레이저로 용접해 완전히 밀봉해 만든다. 통조림은 생산 후 수십 년이 지나도 내용물 변화가 거의 없는 것처럼 각형 배터리도 오랜 기간이 지나도 손상이 덜하다.

열관리가 뛰어나다는 점도 각형 배터리의 장점이다. 배터리는 충·방전 과정이나 높은 출력을 낼 때 많은 열이 발생한다. 열이 배출되지 않으면 배터리 수명이 단축되거나 내부 손상이 발생하는데 각형 배터리의 알루미늄 캔이 냉각기 역할을 한다. 열관리가 잘되는 만큼 배터리 성능 저하가 덜한 것. 모듈로 만들 때도 얇은 직육면체 모양의 배터리를 차곡차곡 쌓기 때문에 공간 효율이 높다.

파우치형 배터리는 연성이 있는 파우치에 담겨 있어 다양한 형태로 생산할 수 있다. 원통형이나 각형과 비교했을 때 배터리를 둘러싼 외관이 얇아 상대적으로 가볍고 에너지 밀도가 높다. 외부 충격에 약해 모듈 생산 비용이 높은 것은 단점이다.

국내 주요 배터리 업체들은 각 사 전략에 맞춰 배터리 폼팩터를 생산하고 있다. LG에너지솔루션은 원통형과 파우치형을, 삼성SDI는 원통형과 각형을 주로 생산한다. 파우치형 배터리만 생산하던 SK온은 원통형·각형 배터리로 영역을 넓힐 방침이다. 각형 배터리 개발을 완료하고 원통형 배터리도 추가 개발하고 있다.

김동욱 기자 ase846@mt.co.kr
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