[자동차 아이폰 '테슬라' 열풍] '퇴물 신세' 원통형 배터리의 귀환

스마트폰ㆍ태블릿 뜨면서 파우치형이 대세로…'모델 3' 차량배터리로 채택되며 부활 예고

전기차 배터리 종류.

[아시아경제 김대섭 기자] 원통형 리튬이온 배터리가 테슬라 전기자동차 '모델3' 신드롬 후광효과에 다시 주목받고 있다. 그동안 전기차시장에서 파우치형 리튬이온 폴리머 배터리에 자리를 뺏겼지만 부활을 기대하고 있다.

전기차에 들어가는 배터리는 크게 원통형과 각형, 파우치형으로 구분된다. 일반적으로 원통형과 각형으로 제조되는 건 리튬이온 배터리다. 파우치형은 리튬이온 폴리머 배터리다. 폴리머는 리튬이온보다 안정성과 에너지 효율성이 높은 것으로 알려져 있다.

테슬라 전기차시리즈에 적용되는 배터리는 파나소닉에서 제조하는 원통형이 들어간다. 2008년 처음 양산한 로드스터 모델부터 고급 세단인 모델S, 이번 모델3까지 신차를 선보일 때마다 줄곧 파나소닉 원통형 배터리를 적용하고 있다.

이번 모델3에 적용된 원통형에 관심이 커진 이유 중 하나는 1회 완전 충전 때의 최대 주행거리를 기존 전기차의 두 배 수준인 346㎞까지 늘렸다는 점이다. 또 예약주문 물량이 개시 1주일 만에 32만5000대를 넘어선 상황에서 그대로 판매가 될 경우 원통형 배터리의 수요가 매우 크게 발생하게 된다. 전기차시장에서 원통형 배터리가 대세가 될 수 있다는 얘기다. 모델3에는 원통형 리튬이온 약 7000개를 이어 붙인 배터리가 장착돼 있다.

원통형 리튬이온 배터리 자체가 새로운 건 아니다. 과거 두꺼운 노트북의 배터리 팩이나 태블릿PC에 주로 사용됐던 배터리다. 1991년 일본 소니에 의해 상용화됐다. '18650' 등으로 이미 규격화돼 있기 때문에 어느 배터리 회사의 전지를 사용하더라도 규격에 맞출 수 있다.

18650의 경우 지름이 18㎜, 길이가 65㎜인 리튬이온 배터리를 뜻한다. 뒤에 '0'은 원통형이라는 의미로 붙은 것이다. 파나소닉뿐만 아니라 각 배터리 회사에서 모두 제조하고 있는 가장 오래된 전지라고 보면 된다.

테슬라 모델3.

정보기술(IT) 제품이 울트라노트북이나 스마트폰 등 점점 얇은 형태로 제조되면서 크기와 용량을 자유롭게 설계할 수 있는 파우치형이 등장했고 원통형은 자리를 점차 잃고 있었다. 그러나 이번 모델3 신드롬으로 원통형이 가진 기존 한계점을 극복했는가에 대한 궁금증이 커졌다.

업계 관계자는 "이번에 모델3에 적용된 원통형 배터리의 성능과 기술에 대해 정확하게 공개되지는 않았지만 기존 단점을 보완한 새로운 배터리가 나왔는가에 대해 관심이 모아지고 있다"며 "그러나 파우치 배터리가 전기차시장의 대세가 될 것이라는 전망은 달라지지 않을 것"이라고 말했다.

원통형 배터리는 이미 규격화되고 손쉽게 구할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 구조적으로 물리적 압력에 견디는 힘이 다른 배터리보다 약하다는 평가를 받고 있다. 원통형 배터리는 양극과 음극, 분리막으로 구성된 전극을 김밥처럼 둘둘 말아서 원통 알루미늄 캔에 넣고 전해액을 부어 제조되는데 생산성을 높이기 위해 알루미늄 캔에 전극이 잘 들어갈 수 있도록 공간을 둬야 한다.

이러다 보니 진동이 있을 경우 전극이 움직이게 돼 망가지는 사태가 발생할 수도 있다. 통상 500번 정도를 완전 충전시키면 뒤틀림 현상이 발생할 수 있다는 게 업계의 설명이다.

또 원통형 배터리는 경량화가 어렵고 냉각 방식의 한계로 열에 의한 성능 저하가 빨라 수명이 짧은 단점이 있는 것으로 평가받고 있다. 반면 파우치형은 무게가 가볍고 표면적이 넓어 열 발산이 용이해 냉각 방식이 편리하고 수명이 길다는 게 장점이다.

김대섭 기자 joas11@asiae.co.kr