IAA 2023에서는 우리나라의 삼성SDI를 비롯해서 중국의 배터리 업체들, 관련 스타트업들이 배터리 관련 기술을 전시했다. 전기차 경쟁이 치열해지면서 배터리의 중요성도 높아지는 상황이다. 테슬라, BMW 등의 채택에 따른 원통형 배터리의 증가, 셀투팩 및 셀투바디 관련 기술의 발전, 빠른 충전을 위한 기술의 진화, 관련 스타트업의 기술 진화 등을 주요 이슈로 꼽을 수 있다.

◇원통형 배터리의 증가

테슬라의 4680 배터리 채택과 함께 자동차사들의 원통형 배터리 채택도 늘어나면서, 관련 전시도 크게 늘었다. 대표적으로 BMW는 2025년 상용화 예정인 노이에 클리쎄 플랫폼에 직경 46mm의 원통형 배터리를 탑재할 예정이다. BMW는 4695 배터리와 46120 배터리를 장착할 것으로 보인다. IAA 2023에서는 우리나라의 삼성SDI를 비롯해서 중국의 이브 등이 원통형 배터리를 전시했다. 크로아티아의 리막 테크놀로지는 배터리 셀을 생산하지는 않지만, 원통형 배터리 기반의 모듈 기술을 전시하기도 했다. 원통형 배터리는 셀투팩이나 셀투바디 기술과도 연계될 수 있는 장점을 가진다.

삼성SDI의 원통형 배터리 전시 [사진=정구민 ]

◇셀투팩, 셀투바디 기술의 발전

그동안 전기차 관련 배터리는 셀을 모듈로 감싸고, 모듈을 팩으로 감싸는 셀-모듈-팩의 형태로 진화해왔다. 4680 배터리는 셀-모듈-팩을 셀투팩으로 단순화하거나 더 나아가 셀투바디도 가능하게 할 수 있다. 이번 전시에서도 셀투팩이나 셀투바디 관련 기술의 진화를 엿볼 수 있었다. 중국 BYD는 원통형 배터리는 아니지만, 블레이드 배터리를 옆으로 쌓아서 셀투바디를 구현했다고 밝혔다. BYD는 이 플랫폼을 바탕으로 신형 전기차 실(SEAL)을 양산할 계획이다. 중국 이브(EVE)는 4695 배터리를 전시하면서 4695 배터리를 기반으로 셀투팩을 구현할 수 있는 시제품을 전시하기도 했다. 크로아티아의 리막도 원통형 배터리 기반의 모듈 기술을 전시하면서 셀-모듈-팩 구조를 단순화할 수 있다고 밝혔다.

BYD의 셀투바디 기반 전기차 플랫폼 전시 [사진=정구민 ]

◇빠른 충전을 위한 기술의 진화

배터리 관련 경험을 바탕으로 충전 시간을 줄일 수 있는 기술도 전시됐다. 빠른 충전을 위한 소재 기술의 발전과 함께 배터리의 온도를 체크하여 발열을 줄여서 충전 속도를 높일 수 있도록 했다. CATL은 10분에 80% 충전이 가능한 기술을 전시하면서 LFP배터리의 소재 배합 변화와 함께 냉각 시스템의 최적화를 요인으로 꼽았다. 이브는 4695 배터리를 9분에 80% 충전 가능하다고 설명하면서, 역시 적절한 온도 조절을 위한 냉각 시스템이 중요하다고 밝혔다.

CATL의 고속 충전 기술 전시 [사진=정구민 ]

◇스타트업의 관련 기술 발전

독일의 이노베이션랩은 온도와 압력을 측정할 수 있는 센서를 이용하여 배터리의 팽창과 온도 변화를 측정할 수 있는 시스템을 선보였다. 온도 변화를 바탕으로 적절한 냉각 시스템을 작동시키거나 팽창이 감지될 경우 충전을 조절하거나 더 나아가 공기를 주입하는 등의 방법을 통해서 배터리 위험을 예방할 수 있다고 밝혔다. 대만의 싱모빌리티는 서버에서 많이 사용되던 액침냉각(Immersion cooling) 기술을 차량용 배터리에서 구현했다. 싱모빌리티는 LG에너지솔루션의 배터리셀에 자체제작한 냉각시스템을 더하여 셀투팩 시스템을 구현했다.

이노베이션랩과 싱모빌리티의 전시 [사진=정구민 ]

◇자동차사 차세대 플랫폼과 배터리 기술의 진화

주요 자동차사의 차세대 전기차 플랫폼 진화에 따라서 관련 배터리 기술도 빠르게 진화하고 있다. 고성능을 위한 실리콘 음극재 배터리 증가, 원통형 배터리와 셀투팩 기술의 발전이 대표적이다. 또한, 빠른 충전과 배터리 안전성을 위한 냉각 시스템의 발전 및 배터리 진단 기술의 발전이 중요해지는 상황이다. 이번 IAA 2023에서 우리나라 배터리 3사 중에는 삼성 SDI가 참여하여 관련 기술을 전시했다. 중요도가 높아지는 전기차 배터리 시장에서 우리나라 배터리 관련 업체들의 좋은 성과를 기대해 본다.

/정구민 교수

◇ 정구민 교수는?

정구민 국민대 전자공학부 교수는 ㈜네오엠텔의 창업멤버였고, 이후 SK텔레콤에서 근무했으며, 현대자동차 생산기술개발센터, LG전자 CTO부문, 삼성전자 소프트웨어센터, 네이버 네이버랩스의 자문교수와 유비벨록스 사외이사를 역임하는 등 업계와 학계를 두루 거친 전문가다. 현재 휴맥스 사외이사, 현대오토에버 사외이사, 한국모빌리티학회 수석부회장, 한국정보전자통신기술학회 부회장, 대한전기학회 정보및제어부문회 이사를 맡고 있다.

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