충격에 약한 파우치형 배터리… 인천·금산 화재 전기차에 사용

파우치형, 설계 구조상 충격·화재 취약
국내외 배터리社 각형·원통형 선호 추세

최근 일주일 새 국내에서 화재가 발생한 두 건의 전기차에 파우치형 배터리가 사용된 것으로 추정되면서 각형·원통형 대비 충격과 화재에 취약한 파우치형의 약점이 부각되고 있다. 그간 국내 배터리 업계는 삼성SDI(각형)를 제외하고 모두 파우치형을 채택했으나, 최근 흐름이 바뀌면서 각형과 원통형 양산 준비를 앞당기고 있다.

9일 국토교통부에 따르면 지난 1일 인천 아파트 지하 주차장에서 화재가 발생한 메르세데스-벤츠의 중형 전기 세단 EQE에는 중국 배터리 기업 ‘파라시스 에너지’(Farasis Energy)의 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리가 탑재됐다. 파라시스는 파우치형 배터리 외 다른 폼팩터(형태)를 양산하지 않고 있다.

인천 서구 청라동의 한 아파트 단지 지하주차장이 지난 1일 발생한 전기차 화재 사고로 새까맣게 그을려 있다./뉴스1

지난 6일 충남 금산의 한 주차타워에서 충전 중 화재가 발생했던 기아의 EV6 차량에도 SK온 파우치형 배터리가 탑재됐다. 경찰은 배터리가 내장된 전기차 하부에서 불이 시작된 점 등을 토대로 배터리 문제에 따른 화재로 판단하고 정밀 감식을 요청한 상태다.

파우치형 배터리는 지금도 널리 쓰이고 있지만, 특히 초기에 많이 사용됐다. 초기 전기차는 내연기관 플랫폼을 그대로 사용했기 때문에 배터리 형태를 자유롭게 재단·가공해 공간에 채울 수 있는 파우치형이 적합했기 때문이다. 또 초기 배터리는 에너지 밀도가 지금보다 낮았기 때문에 차내 공간을 활용해 조금이라도 주행거리를 늘릴 수 있는 파우치형의 선호도가 높았다.

그러나 파우치형 배터리는 구조상 외부 충격에 약하고, 배터리 셀이 방출할 수 있는 규모 이상으로 열이 생성되는 ‘열폭주 현상’에 취약하다는 단점을 가지고 있다. 각형과 원통형은 화재가 나도 외부의 캔(CAN)이 일종의 격벽 역할을 하지만, 파우치형은 얇은 알루미늄 형태의 외장재를 사용하기 때문이다. 국내에서 지난 2017~2021년 전기차·ESS 등에서 발생한 화재 총 47건 중 33건(70%)이 파우치형 배터리로 나타나기도 했다.

최근에는 안정성을 중시하는 유럽 지역을 중심으로 업계의 대세가 파우치형에서 각형으로 넘어가는 추세다. 시장조사업체 SNE리서치에 따르면 지난해 유럽 내 배터리 폼팩터별 사용 비중은 각형 49%, 파우치형 35%, 원통형 16%로 집계됐다. 지난 2019년(각형 19%, 파우치형 46%, 원통형 35%)과 비교하면 파우치형 비율이 크게 줄었다.

그래픽=정서희

원통형 배터리 역시 4680(지름 46㎜·높이 80㎜) 규격을 채택한 테슬라를 중심으로 점차 채택률이 높아질 전망이다. 원통형 배터리는 소품종 대량생산으로 제품 단가를 낮출 수 있는 게 가장 큰 장점으로 꼽힌다.

최근 LG에너지솔루션과 GM의 합작사 얼티엄셀즈는 율촌화학과 맺은 1조4871억원 규모의 배터리용 파우치 공급 계약을 파기했다. 율촌화학이 계약한 물량은 3공장 건설 후 양산 시점에 투입될 계획이었으나, GM은 계약 취소에 따른 페널티(위약금)를 감수하고 이 같은 결정을 내렸다. 업계에서는 향후 얼티엄셀즈 3공장에서 각형 등 다른 폼팩터의 배터리를 생산하거나, 라인을 ESS(에너지저장 장치) 전용으로 전환할 것이라는 전망이 나온다.

각형 중심의 삼성SDI를 제외하고 그간 파우치형만 생산해 온 국내 업체들은 폼팩터 다변화에 힘쓰고 있다. LG에너지솔루션은 이달부터 국내 배터리 3사 중 가장 먼저 4680 원통형 배터리 양산에 돌입한다. 각형도 2027년 3분기부터 양산에 돌입한다는 목표다.

SK온 역시 올해 2분기 실적발표회를 통해 “각형 배터리는 기술 개발을 마치고 고객사와 공급을 논의 중”이라고 밝혔다. 원통형은 아직 구체적인 양산 계획이 없으나, 올해 초 개발을 공식화했다.

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