삼성SDI, 각형 배터리 설계기술로 반등세 굳힌다

전극 적층·부품 축소로 밀도·출력 개선…양산 원가 과제
2분기 영업익 2038억…세액공제·관세 환급 흑자 기여
ESS·GM 공동개발로 판로확대 도모…공급 경쟁력 ‘주목’

주용락 삼성SDI 연구소장이 지난 3월 11일 서울 강남구 코엑스에서 열린 '인터배터리 2026'의 '더 배터리 콘퍼런스'에서 기조연설을 하고 있다./ 연합뉴스

| 서울=한스경제 김창수 기자 | 삼성SDI가 각형 배터리 내부 설계와 제조 공법을 앞세워 실적 회복세를 이어갈지 관심이 모인다. 삼성SDI는 전극을 쌓고 부품을 줄여 용량과 출력을 높이는 '프리즘스택' 기술을 기반으로 전기차와 에너지저장장치(ESS) 시장 동반 공략 전략을 세웠다. 지난 2분기 흑자 전환에 판매 증가와 정책 지원 요인이 함께 작용한 만큼 설계 기술 개발이 안정적 공급으로 이어질지 업계의 시선이 쏠린다.

▲ 신공법 '프리즘스택'으로 승부수

배터리업계에 따르면 삼성SDI는 올해 2분기 매출 3조7688억원, 영업이익 2038억원을 기록했다. 매출은 전년 동기보다 18.5% 증가했고 영업손익은 7분기 만에 흑자로 돌아섰다. 

배터리 부문도 매출 3조5190억원, 영업이익 1593억원으로 흑자 전환했다. 고출력 제품과 유럽향 전기차 배터리 판매가 늘었고 미국 현지 생산에 따른 첨단제조생산세액공제(AMPC), 관세 환급 등이 수익성 개선을 뒷받침했다.

삼성SDI가 회복세를 이어가려면 고객사가 원하는 용량과 충전 성능을 확보하며 생산비 부담을 낮춰야 할 것이란 분석이 나온다. 삼성SDI가 각형 배터리 기술을 묶어 내세운 '프리즘스택'도 이러한 고민과 맞닿아 있다. 각형 구조를 뜻하는 '프리즘'과 적층 기술 '스택'을 결합한 명칭으로 특정 소재보다 셀 내부 공간과 전류·열 흐름 개선에 초점을 맞췄다.

이 기술의 핵심은 양극·음극·분리막을 차례로 쌓는 스태킹 공법이다. 각형 케이스 내부 형태에 맞춰 전극을 적층, 빈 공간을 줄이면 같은 크기 배터리에 활물질을 더 넣을 수 있다. 

삼성SDI 측은 독자적 스태킹 공법으로 에너지밀도와 생산 효율을 높였다고 설명했다. 배터리 크기를 키우지 않고 용량을 확보할 수 있는 점은 차량 탑재 공간이 제한된 전기차용 제품에서 경쟁력을 지닌다.

내부 부품 축소도 같은 목적에 따른 설계로 풀이된다. 부품이 차지하던 공간을 줄여 양극과 음극 활물질을 넣을 여지를 확보하고 부품 간 연결 부위를 줄여 저항을 낮췄다. 전류를 외부로 전달하는 집전 단자를 극판 탭과 직접 연결하는 구조도 적용했다. 

회사 설명대로 저항이 낮아지면 급속 충전과 고출력 성능 개선에 도움이 된다. 다만 부품 수 감소가 곧 제조원가 경감을 뜻하지는 않는다. 조립 공정과 설비 비용, 불량률 등을 다각도로 따져봐야 한다.

삼성SDI의 이러한 안전성 중심 제품 설계는 ESS 판로 확대와도 연결된다. 

프리즘스택은 알루미늄 케이스로 셀 내부를 보호하고 열을 방출하며 상단 배출구인 벤트로 내부 가스를 내보낸다. 삼성SDI는 가스 배출 방향을 일정하게 설계, 인접 셀로의 열 전파를 줄였다고 밝혔다. 

대량의 셀을 모아 사용하는 ESS는 개별 셀 성능과 함께 사고시 화재가 주변으로 번지는 것을 억제하는 설계가 중요하다. 셀 구조만으로 시스템 전체 안전성을 보장할 수는 없으므로 모듈·팩 열 관리도 필수적이다.

삼성SDI는 지난해 12월 미국 에너지 인프라 개발·운영 업체와 총 2조원대 규모 ESS용 리튬인산철(LFP) 배터리 공급 계약을 발표했다. 이 계약을 통해 오는 2027년부터 약 3년간 제품을 공급한다. 생산은 미국 현지 공장 라인 전환을 통해 조달한다는 계획이다.

아울러 각형 LFP 셀은 일체형 ESS 솔루션 'SBB 2.0'에 들어간다. 기존 각형 설계 역량을 타 소재 제품으로 확장하는 전략으로 볼 수 있다.

▲ 양산 수율, 제조 원가 및 품질 안정성 지속 달려

삼성SDI는 전기차 분야에서 고객사와 공동개발로 기술 적용 범위를 확장하고 있다. 

지난 8월 GM과 고에너지밀도·급속충전 기술을 적용한 차세대 각형 배터리 공동 선행개발 협약을 체결했다. 개발 제품은 향후 GM 차세대 전기차 모델에 탑재될 전망이다. 

또한 합작법인 시너지셀즈 GM 지분 49.99%를 전량 인수, 단독 운영키로 했다. 이 공장에는 ESS용 생산라인도 구축할 계획이다. 이로써 전기차와 ESS 수요에 대응할 여지는 커지지만 공동개발 협약이 곧 확정 공급 물량을 의미하지는 않으므로 변수는 남아 있다.

회사 기술력 개선을 사업성 회복으로 연결할 열쇠는 양산 수율과 제조 원가, 고객 공급 일정 및 품질 안정성에 달렸다는 평가다. 

삼성SDI 측은 프리즘스택 에너지밀도 개선율이나 원가 절감에 대해서는 별도로 밝히지 않았다. 부품 축소와 공정 개선이 판매 가격이나 생산비 최적화 효과를 낼지도 미지수다. 생산라인 전환 과정에서도 기존 설비 활용도, 고객사 요구에 부합하는 품질 확보 여부 등에 따라 투자 회수 속도가 달라질 수 있다.

업계 관계자는 "삼성SDI는 하반기 실적 개선을 낙관하고 있지만, 2분기 흑자를 각형 설계 기술만의 성과로 보기는 어렵다"며 "고객사에 고성능 제품을 적정 가격에 공급하는 한편 정책 지원 외에도 수익을 낼 수 있어야 반등을 기대할 수 있을 것"이라고 내다봤다.