전류 차단 등 통해 열폭주 방지… K-배터리 3사 ‘안전기술’ 총력전

강화 분리막·가스배출 장치
제작 단계부터 안전성 제고
테슬라도 배터리 정보 공개

국내 배터리 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK온)가 배터리 안전 및 사고 예방 기술 확보에 두 팔을 걷어붙이고 있다. 인천 아파트 지하주차장 전기차 화재 사고의 원인으로 차량에 탑재된 배터리 폭발이 의심되면서 배터리 내 전류 차단 기술 개발, 화재 위험이 낮아 ‘꿈의 배터리’로 불리는 전고체 배터리 양산 등 소비자 신뢰 확보에 더욱 힘을 쏟는 것으로 풀이된다.

16일 관련 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 세계 최초로 세라믹이 코팅된 안전상 강화 분리막(SRS)을 개발했다. SRS는 배터리 내부의 양극과 음극이 서로 만나는 것을 막아 열 폭주가 갑자기 일어나는 것을 사전에 차단한다. 올해 하반기 양산에 돌입하는 차세대 원통형 배터리 46(지름 46㎜) 시리즈에는 내부 폭발 에너지를 배터리 셀 단위부터 외부로 빠르게 배출해 연쇄 발화 가능성을 방지하는 ‘디렉셔널 벤팅’ 기술이 적용된다.

삼성SDI는 알루미늄을 외장재로 사용해 외부 충격과 열에 강한 각형 배터리를 주로 생산하며 제품 제작 단계에서부터 안전성을 높이고 있다. 각형 배터리 캔 위에 뚜껑을 달아 고온 가스가 발생하면 배출되는 ‘가스 배출 장치’를 적용해 폭발을 방지하고 있다. 또 높은 전류가 흐르면 회로를 끊으며 ‘두꺼비집’ 역할을 하는 단락 차단 장치도 탑재했다. SK온은 분리막을 지그재그 형태로 쌓아 올리는 ‘Z 폴딩’ 공법으로 양극과 음극의 접촉 가능성을 차단해 화재 발생 위험을 낮추는 기술 등을 도입했다.

업계는 이 외에도 전해질(배터리 셀 내에서 양극과 음극 사이에 위치해 이온을 전달하는 물질)을 휘발성 액체가 아닌 안정된 고체로 바꿔 화재·폭발 가능성을 낮춘 ‘전고체 배터리’ 개발 등에도 속도를 내고 있다. 각 사 반기 보고서에 따르면 배터리 3사의 연구·개발(R&D) 투자 비용 총합은 올해 상반기(1∼6월) 1조3617억4200만 원으로 전년 동기(1조2190억7600만 원) 대비 1426억6600만 원 증가했다.

한편 국내 전기차 판매 1위인 테슬라는 이날 국토교통부에 제출한 자료를 통해 자사 전기차에 탑재된 배터리 제조사를 공개했다. 국토부 자동차 리콜센터 누리집의 ‘전기차 배터리 제조사 현황’에 따르면 테슬라 모델3와 모델Y에는 LG에너지솔루션과 일본 파나소닉, 중국 CATL 배터리가 탑재됐다. 모델X와 모델S에는 파나소닉 배터리만 사용됐다. 다만 테슬라는 자체 홈페이지에 배터리 정보를 안내하지 않고 있다.

현대자동차·기아는 전기차 안전을 책임지는 핵심 기술인 ‘배터리 관리 시스템’(BMS)을 공개했다. BMS는 배터리 이상 징후를 탐지하면 즉각 위험도를 판정한 뒤 이용자에게 통보한다. 또 배터리 과충전을 3단계에 걸쳐 방지한다. 현대차·기아 관계자는 “과충전에 의한 전기차 화재는 한 건도 없었다”고 말했다.

최지영 기자 goodyoung17@munhwa.com