전기차 배터리 업치락뒤치락 LG·삼성···아우디 프로젝트서 승자 가른다

‘파우치 타입’과 ‘캔 타입’으로 제조 방식도 달라···추가 기술 확보가 관건

LG화학 오창공장 전기차 배터리 생산라인에서 연구원들이 양산된 배터리 셀을 검사하고 있다. 사진=LG화학 제공

국내 대표 배터리 업체인 LG화학과 삼성SDI가 아우디의 차세대 SUV 개발을 놓고 한바탕 승부를 예고하고 있다.

17일 업계에 따르면 LG화학과 삼성SDI는 최근 아우디와 파트너십을 체결하고 전기 SUV에 들어갈 배터리를 개발키로 했다. 아우디는 두 업체와 각각 개발에 착수한 후 적합한 제품을 사용할 계획인 것으로 알려졌다.

이번에 양사가 아우디와 공동 개발하게 될 제품은 1회 충전으로 500km 이상을 주행할 수 있는 배터리다. 이는 서울에서 출발해 부산까지 갔다가 대구로 올라올 수 있는 수준으로 내연기관 승용차와 동등한 성능이다.

현재 시판 중인 전기자동차 중 테슬라 제품을 제외하고 대부분은 완충 시 150km에서 200km까지 주행할 수 있다. 통상 전기자동차는 차의 무게와 연비 등의 한계로 인해 주로 준중형급 이하로 제작돼 왔다. 아우디의 차세대 SUV는 기존 전기차의 한계를 뛰어넘는 혁신적인 프로젝트가 될 전망이다.

LG화학과 삼성SDI가 나란히 아우디 파트너사로 선정된 것은 배터리 품질과 기술력을 세계적으로 인정받은 결과로 볼 수 있다. 양사는 그간 글로벌 완성차 업체를 꾸준히 고객사로 확보하는 한편 기술 개발과 설비 증축에도 주력해 왔다.

특히 LG화학은 중국 로컬 브랜드 1위 업체인 창안(長安) 자동차와 계약을 체결하고 2016년 이후 양산할 차세대 PHEV(플러그인 하이브리드) 모델에 배터리를 공급키로 했다. 이 회사는 중국 로컬 브랜드 2위와 3위 업체인 창청(長城)·둥펑(東風) 고객사로 확보했을 뿐 아니라 55만대 이상을 수주하는 등 중국 시장에서도 주도권을 잡았다는 평을 받고 있다.

삼성SDI 역시 아우디와 수년전부터 전기차 분야에서 협력을 이어왔다. 지난 1월 미국 디트로이트 모터쇼에서 세계 최초로 공개된 아우디의 첫 PHEV SUV ‘Q7 e트론 콰트로’에 삼성SDI 배터리가 탑재되기도 했다.

두 회사가 제조하는 제품은 각각 ‘파우치 타입’과 ‘캔 타입’으로 제조 방식에 따른 구조는 물론 특성에서도 차이를 보인다.

LG화학의 파우치형 배터리는 알루미늄 필름 형태의 파우치 안에 양극재와 음극재, 분리막 등을 넣어 구성한 제품이다. 최대 3mm 이하의 두께를 구현할 수 있어 자동차 디자인에 손쉽게 적용할 수 있으며 상대적으로 가볍고 에너지 밀도가 높은 게 특징이다.

또한 표면적이 넓어 열발산이 용이하고 젤타입의 전해액을 사용하기 때문에 안정성이 높다. 가격이 저렴하고 수명이 긴 것으로도 알려져 있다.

반면 삼성SDI가 생산하는 제품은 알루미늄 케이스에 배터리 소재가 들어간 ‘캔(Can)’ 타입이다. 튼튼한 케이스가 사용되기 때문에 진동과 충격 등 외부 자극에 강하며 내부 가스발생으로 인한 부품현상(스웰링; swelling)을 방지하는 가스 방출장치 등 각종 안전장치를 갖추고 있다.

캔 타입 배터리는 사이즈를 동일하게 유지하면서 용량을 크게 늘릴 수 있어 전기자동차용 배터리 팩 디자인의 표준화가 가능하다. 삼성SDI 경우 PHEV용 37Ah셀과 EV용 52Ah셀을 동일한 크기로 설계한 인터체인저블 모듈을 개발해 모델별 배터리의 호환성을 높이기도 했다.

다만 업계에서는 에너지 효율과 디자인, 무게 등의 이점으로 인해 파우치형 배터리가 각광을 받고 있는 것으로 알려져 있다.

파우치 타입 배터리는 LG화학, AESC, A123, Enerdel 등이 생산하고 있으며 지난달 서산공장 증설을 마치고 상업생산에 돌입한 SK이노베이션도 파우치형 제품을 만들고 있다. 캔 타입은 삼성SDI를 비롯해 산요, 프라임어스 EV에너지, BYD 등이 생산하고 있다.

이와 함께 아우디가 목표로 한 것과 같이 주행거리를 획기적으로 높이는 기술력을 확보하는 것도 관건이 될 전망이다. 앞서 LG화학과 삼성SDI는 최장 300km를 주행할 수 있는 배터리 개발에 성공했으며 전시회를 통해 공개한 바 있다.

향후에는 현 수준의 부피와 무게·가격 등을 유지하면서도 성능을 높일 수 있는 기술과 소재 개발에 주력할 것으로 예상된다.

한편 일본의 배터리 전문 시장조사기관 B3에 따르면 세계 전기차 시장은 올해 약 230만대에서 2020년 약 600만대 규모로 늘어날 것으로 전망된다. 전기자동차용 배터리 시장은 올해 60억달러에서 2020년 211억달러 규모로 세 배 이상 성장할 것으로 기대되고 있다.

차재서 기자 sia0413@