韓 원통형 배터리 성장 '원년'되나…합작·양산 본격화

삼성SDI, GM과 합작…26년부터 양산
LG엔솔, 올 하반기 4680 양산 가시화
엘앤에프도 테슬라에 원통용 양극재 공급

한국 배터리 기업들이 본격적으로 전기차용 원통형 배터리를 생산하기 시작했다. 대규모 양산에 유리한 ‘폼팩터(외형별 분류)’인 원통형 배터리가 대세로 자리잡고 있다.

삼성SDI는 8일(현지시간) 미국 미시간주에서 GM과 합작공장 설립 양해각서 체결식을 연다. 최윤호 삼성SDI 사장과 메리 바라 GM 최고경영자(CEO) 등이 참석해 두 회사의 첫 합작공장 설립을 공식화할 예정이다. 두 회사는 3조~5조원을 투자해 2026년까지 30~50GWh 규모의 합작 공장을 짓는다. 이 공장에서 원통형·각형 배터리를 생산해 GM 전기차 공장에 납품할 예정이다.

삼성과 GM의 공장은 국내기업의 두번째 북미 원통형 배터리 공장이다. LG에너지솔루션은 작년 미국 애리조나에 원통형 배터리를 생산하는 단독 공장(2024년 양산 계획)을 짓는다는 계획을 발표했다.

삼성SDI는 노트북 등에 들어가는 소형전지부터 원통형 배터리 노하우를 쌓아왔다. 오래 쌓아 온 노하우를 앞으로 전기차용 원통형 배터리 양산에 쏟아붓겠다는 것이다. 삼성SDI는 현재 천안사업장에 차세대 원통형 배터리 파일럿라인을 구축하고 있다. 또 말레이시아 세렘반에 약 1조7000억원을 투자해 원통형 배터리 공장도 짓고 있다.

LG에너지솔루션은 올해 하반기부터 테슬라향 '4680(지름 46㎜·길이 80㎜)' 배터리를 양산한다. LG에너지솔루션은 충북 청주의 '오창 에너지플랜트 2공장'에 5800억원을 투자해 신규 설비를 구축중이다. 1공장에도 1500억원을 투자해 기존 4GWh규모 '2170(지름 21㎜·길이 70㎜)' 원통형 배터리 라인을 증설할 계획이다. 4680 배터리는 일론 머스크 테슬라 CEO가 2020년 '배터리 데이'에서 처음 소개한 중대형 원통형 배터리다. 현재 테슬라 전기차에 들어가는 2170 배터리보다 용량은 5배, 출력은 6배 크다.

배터리 소재 기업인 엘앤에프는 원통형 배터리를 자체 생산하려는 테슬라에 양극재를 공급하기로 했다. 2024년부터 2년간 양극재 7만7000t 규모다. 전기차 78만대를 만들 수 있는 분량이다. 금액으로는 3조8000억원이 넘는다. 대기업은 완제품을, 강소기업은 핵심 소재를 세계 원통형 배터리 시장에 공급하는 모양새다. LG에너지솔루션·삼성SDI 등이 오래 전부터 소형 원통형 배터리를 만들었기 때문에 한국엔 원통형 배터리 생태계를 구축할 수 있었다.

원통형 배터리는 일상에서 흔히 쓰는, 전통적인 모양의 배터리다. 하지만 지금까지 전기차엔 주로 각형과 파우치형 배터리가 들어갔다. 원형 배터리를 여러개 넣으면 사이사이 빈 공간이 생길 수밖에 없기 때문이었다. 배터리의 에너지 밀도와 공간활용을 위해 공간에 꽉꽉 채워 넣을 수 있는 각형, 파우치형 배터리를 사용해 온 것이다. 그간 원통형 배터리 시장 최대 강자는 일본 파나소닉이었다.

하지만 수많은 자동차 업체들이 너도나도 전기차를 만들겠다고 나서자 상황이 변했다. 원통형 배터리엔 단점을 상쇄하고도 남는 장점이 있기 때문이다.

각형, 파우치형 배터리는 브랜드, 차종별로 배터리 크기와 규격이 다르다. 반면 원통형 배터리는 공통 규격이 있다. '4680·2170 배터리' 처럼 지름과 길이가 정해져 있다. 일정한 규격은 대규모 공정의 안정화, 효율화에 유리하다. 배터리 공정은 공정 기술, 설비 배치 등의 조그마한 차이로 인해 양품률이 달라진다. 여기에 공장별로 만들어야하는 배터리의 형태와 규격이 제각각이다 보니, 양품률 90% 이상을 보이는 ‘공정 정상화’ 단계까지 평균 2~3년이 걸린다. 원통형 배터리는 이 시간을 줄여준다. 또 생산한 배터리를 특정 업체가 아닌 다수 업체에 공급할 수 있다.

글로벌 원통형 배터리 시장 규모는 지난해 약 108GWh 수준에서 2025년 241GWh, 2030년 705GWh로 커질 것으로 추산된다(유진투자증권). 연평균 성장률이 27%에 이른다. 글로벌 전기차 시장의 연평균 성장률 19%(추정치)를 웃도는 수치다. 현재는 테슬라향 제품이 대부분이지만 BMW, GM, 스텔란티스 등도 원통형 배터리 채택을 확대할 예정이다. 원통형 배터리가 들어가는 상용 전기 트럭의 판매도 2025년 이후부터 커지기 시작하기 한다.

정동훈 기자 hoon2@asiae.co.kr