[서막 오른 4680 배터리 전쟁]테슬라·BMW·루시드까지…불붙는 원통형 시장

완성차부터 스타트업까지 원통형 채택

LG에너지솔루션이 미국의 전기차 스타트업 '루시드 모터스'에 공급하는 차세대 원통형 배터리. 사진제공=LG에너지솔루션 [이미지출처=연합뉴스]

원통형 배터리가 2차전지 시장의 중심으로 자리 잡고 있다. 테슬라가 2020년 '4680(지름 46㎜·높이 80㎜)' 크기의 원통형 배터리 개발 계획을 발표한 이후 각형과 파우치형으로 기울어있던 배터리 시장의 판도는 다시금 원통형 중심으로 되돌아오고 있는 것이다. <관련기사> '서막 오른 4680 배터리 전쟁'

19일 배터리와 자동차 업계에 따르면 리비안, 루시드와 같은 전기차 스타트업부터 BMW, 볼보, 재규어 등 전통 완성차 기업들이 앞다퉈 원통형 배터리를 자사의 전기자동차 모델에 채택하거나 채택을 검토 중에 있다. 업계에서는 원통형 배터리 수요가 지난해 121억개에서 2030년 285억개로 약 135% 이상 늘어날 것으로 예상한다. 글로벌 배터리 업체들의 경쟁이 갈수록 치열해지는 배경이다.

배터리는 모양에 따라 크게 원통형, 파우치형, 각형으로 구분한다. 양극판과 음극판을 제조하고, 분리막과 전해질을 합쳐 만든다. 하지만 배터리 형태에 따라 에너지 밀도도 다르고, 생산공정 방식과 기술 난이도가 달라진다.

이 가운데에서도 원통형 배터리는 가장 전통적인 방식이다. 뿌리는 1차 전지(방전만 하고 충전은 불가능한 건전지)의 원통형 모양을 계승한 것인데, 원통형으로 만드는 가장 큰 이유는 두루마리 휴지를 돌돌 말 듯이 양극판과 음극판을 구부려 마는 와인딩 방식으로 제조하기 때문에 하나의 완성품을 만들기가 쉽다. 그만큼 제조원가를 낮출 수 있다.

각형과 파우치형이 주였던 배터리 시장에 원통형이라는 화두를 던진 것은 테슬라였다. 글로벌 완성차 업체들은 높은 가격에도 불구하고 높은 에너지밀도를 구현할 수 있는 각형이나 파우치형 배터리를 채택하던 분위기였다. 일론 머스크는 2020년 9월 테슬라 배터리데이 행사에서 '4680 배터리' 개발을 발표하면서 기존 배터리보다 에너지밀도는 5배, 출력은 6배, 주행거리는 16~20% 향상될 것이라고 강조했다. 여기에 신규 공정 기술 등을 더하면 전기차 기준으로 주행거리는 54% 늘고 배터리 팩 비용은 56% 감소해 관련 투자비용은 69% 절감할 수 있다고 밝혔다.

중국의 EVTank, 이웨이경제연구원, 전지산업연구원이 공동 발표한 '중국 원통형 리튬이온배터리 산업 발전 백서(2022)'에 따르면 지난해 글로벌 원통형 배터리셀 출하량은 121억7000만개로 전년 대비 21% 증가했다. 이는 원통형 배터리를 탑재한 70㎾h급 전기차 약 320만대를 만들 수 있는 분량이다. 무선형 가전제품 수요가 늘어난 데다 원통형 배터리를 탑재한 테슬라 전기차 판매 호조가 이어진 결과다.