전기차 배터리, 성능뿐 아니라 안전성·디자인 경쟁시대

송고 2017.09.08 00:00 | 수정 2017.09.08 08:22
김나리 기자 (nari34@ebn.co.kr)

셀 개발 방향, 에너지 밀도 높이고 안전성 확보에 디자인 고려까지

삼성SDI 기존 대비 셀 2배 이상 탑재 가능한 모듈 개발…부품·공간 아껴

삼성SDI 배터리가 탑재된 BMW i3 전기차.[사진=삼성SDI]

전기차 대중화 시대를 맞아 전기차 심장인 배터리의 중요성이 날로 커지고 있다. 최근 배터리 성능에서 주행거리뿐만 아니라 안전성과 디자인의 중요도도 높아지고 있다.

8일 배터리업계에 따르면 배터리사들은 같은 부피에 더 많은 에너지를 함축시키는 고 에너지밀도 배터리셀을 개발하는데 박차를 가하고 있다.

에너지밀도가 높아지면 폭발성도 커지기 마련이기 때문에 안전성도 확보하고, 여기에 디자인까지 가미하는 쪽으로 개발 양상이 진행되고 있다.

일반적으로 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 배터리 셀을 여러 개 묶어서 모듈을 만들고 모듈을 여러 개 묶어서 팩을 만든다.

최종적으로 전기차에는 배터리가 하나의 팩 형태로 들어가게 된다. 많은 수의 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 모듈과 팩이라는 형태를 거쳐 전기차에 탑재하는 것이다.

최근에는 모듈(Module)과 팩(Pack) 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.

업계에서는 모듈과 팩을 얼마나 더 효율적으로 설계하고 구성하느냐가 과제다. 전기차에 최종적으로 탑재되는 형태는 팩이기 때문에 팩의 스펙이 전기차의 전반적인 디자인과 긴밀한 관계를 갖고 있다.

전기차에 탑재되는 배터리 팩이 얇은지가 전기차 디자인에 영향을 미치게 된다. 따라서 배터리 셀의 에너지 밀도를 높이는 것은 기본이고 모듈과 팩 디자인 경쟁이 치열해지고 있는 이유다.

기존 모듈(왼쪽)과 확장형 모듈[사진=삼성SDI]

이에 삼성SDI는 맞춤형 모듈·팩 솔루션으로 완성차업계를 공략하고 있다.

삼성SDI는 올 초 셀의 효율을 극대화하는 전기차 배터리 모듈 플랫폼인 확장형 모듈을 공개했다.

기존 전기차용 배터리 모듈 한 개에는 통상 12개 내외의 셀이 들어가고 용량은 2~3kWh 수준이다. 삼성SDI가 새로 내놓은 확장형 모듈은 모듈 1개당 24개 이상의 셀이 들어가고 용량도 기존보다 2배가 넘는 6~8kWh이다.

모듈 하나에 더 많은 셀을 담을 수 있도록 개선해 하나의 팩에 들어가는 모듈 수가 줄어 연결 부품 수를 줄이고 공간을 아낄 수 있게 됐다.

자동차에 장착할 경우 기존 모듈에 비해 부품 수를 절감할 수 있고 무게와 부피도 줄일 수 있어 자동차 제조사들에 반가운 소식이다.

SK이노베이션은 주행거리를 확대하고 원가 경쟁력을 강화할 수 있는 니켈·코발트·망간(NCM) 8:1:1 비율의 배터리 양산을 시작했다.

중대형 배터리는 니켈 함량이 높을수록 에너지 밀도가 높아지며 주행거리가 늘어난다. 이번에 양산을 시작한 NCM 811 배터리는 최근 출시된 전기차들의 평균 주행거리를 350km로 감안했을 경우 기존보다 주행거리를 100km 가량 더 늘릴 수 있다.

또 최근 코발트 등 양극재 소재 가격이 인상되고 있음을 고려할 때 원가 절감의 주된 방편이 될 것으로 기대된다.

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