[박한나의 배터리ON] K배터리, 원통형 46파이 배터리 양산 가속도 이유는

LG에너지솔루션 원통형 배터리. LG에너지솔루션 제공.

[편집자주] '박한나의 배터리ON'은 독자들이 궁금해하는 배터리 분야의 질문을 대신 해드리는 코너입니다. LG에너지솔루션과 삼성SDI, SK온을 비롯해 배터리 밸류체인에 걸쳐 있는 다양한 궁금증을 물어보고 낱낱이 전달하고자 합니다.

"LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사가 일제히 '4680(지름 46mm·높이 80mm)' 원통형 배터리의 개발과 양산에 뛰어들었습니다. 원통형 배터리에 집중하는 이유가 무엇인가요?"

LG에너지솔루션이 차세대 4680 원통형 배터리를 이르면 오는 8월부터 양산할 예정이다. 충북 청주 오창 에너지플랜트에 4680 배터리 생산라인을 구축하고 양산을 준비해 왔지만, 양산 시점을 정확하게 밝힌 것은 이번이 처음이다. 이 제품은 테슬라 등에 공급된다.

이후 현재 건설 중인 미국 애리조나 공장을 4680 배터리의 핵심 생산 거점으로 활용할 예정이다. 당초 애리조나 공장에선 2170 원통형 배터리를 만들 계획이었지만, 46시리즈 배터리가 새로운 폼팩터로 떠오르면서 생산 계획을 수정했다.

삼성SDI 역시 지난해 충남 천안 공장에 '46파이(지름 46mm)' 원통형 배터리 양산 라인을 구축하고 시제품을 생산하고 있다. 구체적인 규모는 공개되지 않았지만, 80mm라는 높이에 한정하지 않고 다양하게 개발 중이다.

삼성SDI는 최근 복수의 완성차업체들과 46파이 배터리의 신규 수주 논의도 진행하는 것으로 알려졌다. 46파이의 신규 수주로 수익성 개선과 매출 성장을 이룬다는 목표다. 본격적인 양산 목표 시점은 2026년이다.

그간 파우치형 배터리에 집중해 온 SK온도 올해 처음으로 원통형 배터리의 개발 계획을 공개했다. 최재원 SK온 수석부회장은 CES 2024에서 "원통형 배터리 개발이 상당 수준 진전됐다"며 "고객마다 요구하는 사양이 달라 이에 대응하고자 3개 폼팩터를 모두 개발하고 있다"고 말했다.

SK온은 구체적인 양산 시점을 밝히진 않았지만 기술 개발에 주력하고 있다. SK온은 최근 셀·설비·공정·부품 등 배터리 제조 전 과정에서 개발 경력 직원과 신규 박사 충원에 나섰는데, 원통형과 각형 배터리 개발 경험자를 우대한다고 기재했다.

원통형 배터리는 18650과 21700 두 종류와 아직 개발 중인 4680(0)이 있다. 이 숫자는 배터리의 규격을 뜻하는데 18650은 지름 18mm, 높이 65mm의 원통형을 의미한다. 몇 년 전만 해도 18650과 21700 배터리는 전기차 시장에서 비주류였다. 원통형은 둥근 모양으로 불용 공간이 있었고, 고출력이 필요한 전기차에는 부적합하다고 여겨졌기 때문이다.

원통형 배터리에 대해 인식을 바꾼 것은 바로 테슬라다. 테슬라가 2020년 9월 기존의 원통형 배터리 21700보다 크기와 용량을 크게 확대한 4680 배터리를 공개하면서 판도가 바뀌기 시작했다. 4680셀의 용량은 2170셀의 5배로, 에너지밀도는 10%나 증가하기 때문이다.

가격 경쟁력과 빠른 생산도 장점으로 꼽힌다. 한 업계 관계자는 "원통형 배터리는 다른 배터리들보다 가장 먼저 상용화된 리튬 배터리"라며 "가장 오래된 기술이니 표준화된 배터리 규격에 맞는 설비를 이미 갖추고 있고, 각형이나 파우치보다 생산 효율성이 높아 많은 양을 빠르게 생산할 수 있다"고 말했다.

무엇보다 완성차업체들의 원통형 배터리 수요가 높다는 점도 이유로 꼽힌다. 46파이 배터리는 테슬라를 시작으로 BMW, 볼보, 지엠, 포드 등이 탑재를 추진하고 있다. 이에 국내 배터리 3사뿐만 아니라 CATL, BYD, EVE에너지 등도 4680배터리 개발에 뛰어든 상황이다.

또 다른 업계 관계자는 "낮은 화재 위험도 완성차업체들이 원통형을 선호하는 이유"라며 "원통형 배터리의 둥근 모양으로 간격이 있을 수밖에 없어 배터리 간 열 전달이 제한되는데 배터리의 열폭주 가능성이 다른 배터리 대비 줄어들기 때문"이라고 말했다.

이에 따라 향후 시장 경쟁은 치열하게 전개될 전망이다. SNE리서치에 따르면, 4680 배터리 수요는 지난해 10GWh 규모에서 오는 2025년 155GWh, 2030년 650GWh까지 늘어날 것으로 전망했다. 박한나기자 park27@dt.co.kr