폭스바겐·테슬라 완성차 꽂힌 셀투팩 기술 뭐길래

이민우 기자
입력 2021.04.03 06:00
완성차 업계의 전기차 주행거리 향상을 위한 비결로 셀투팩 배터리 기술이 주목받는다.

셀투팩은 배터리 팩 내 모듈의 비중을 줄여 더 많은 배터리 셀을 팩 내부에 배치하는 기술이다. 배터리 팩을 배터리 셀에 가깝게 만들어 기존 배터리 설계보다 동일 부피 대비 높은 에너지 밀도를 보유하면 더 긴 주행거리를 가질 수 있다.

폭스바겐과 테슬라 등 전기차 드라이브를 건 완성차 기업은 셀투팩 배터리 기술 고도화를 위해 배터리 기업과 손잡고 공동개발 등에 적극적인 모습을 보인다.

셀투팩 기술 선도기업인 CATL의 배터리 탑재 설명도 / CATL
전기차 배터리 설계는 크게 셀·모듈·팩으로 구성된다. 셀은 가장 작은 배터리 단위이며 모듈은 배터리 셀을 여러개 묶어 만든다. 모듈을 다수 집합해 프레임 안에 배치하면 전기차 전력원을 담당하는 배터리팩이 완성된다.

‘셀투팩’이라는 이름은 모듈의 비중을 0%에 수렴시키려는 목표를 담았다. 셀투팩 기술은 셀과 모듈·팩 순으로 이루어지는 기존 구성에서 모듈의 비중을 낮춰 최대한 셀에서 팩으로 직접 연결되는 설계를 지향한다. 배터리팩 내부에 모듈이 개별로 분할되면 나눠진 모듈 수 만큼 추가적인 부품과 전선이 필요해 무게와 가격 모두 증가한다. 주행거리 향상과 가격경쟁력 면에서 불리하다.

글로벌 전기차 선도 기업인 테슬라는 일찌감치 원통형 배터리를 활용한 셀투팩 기술을 개발해 자사 전기차 플랫폼에 적용해왔다. 중국 배터리 기업인 CATL과 함께 공동개발한 테슬라의 셀투팩 기술은 테슬라 모델S에 존재했던 16개 모듈을 모델3에서는 4개까지 줄이는 데 성공했다.

완성차 업계 한 관계자는 "배터리팩 모듈을 줄이면 그만큼 공정을 최소화하고 모듈의 빈자리에 배터리를 추가로 끼워넣을 수 있다"며 "지금의 전기차는 경량화와 공정 단가 절감에 힘쓰고 있는데 셀투팩과 모듈리스 배터리 기술은 배터리팩 내부공간 활용도를 높여 셀을 하나라도 더 끼워넣을 수 있다"고 말했다.

3월 파워데이를 통해 MEB플랫폼의 셀투팩 기술 고도화와 각형 배터리 비중 향상을 발표한 폭스바겐 / 폭스바겐
셀투팩 기술 분야 선도기업은 CATL이다. CATL은 모듈 비중을 줄이고 배터리 팩 내 셀 비중을 높이는 데 집중해왔다. CATL에 따르면 셀투팩 기술을 활용한 배터리팩은 에너지 밀도를 기존 대비 10~15% 증가시킬 수 있다. 배터리 팩 내부 공간 활용도는 15~20%쯤 높아지며, 배터리팩을 구성하는 부품도 최대 40%까지 줄일 수 있다.

폭스바겐이 3월 파워데이를 통해 각형 배터리를 주 사용하겠다는 뜻을 밝힌 것도 CATL의 셀투팩 기술과 관련됐다. 폭스바겐은 자사 전기차 플랫폼 ‘MEB’ 차종 80%에 각형 배터리를 사용하겠다고 밝혔다. 폭스바겐은 셀투팩 기술을 사용한 단일형 배터리 적용을 추진하는데, 중국시장 공략 외에도 CATL이 각형 배터리를 주력으로 삼고 진보한 셀투팩 관련 기술을 보유한 점이 컸다.

완성차 업계 관계자는 "각형 배터리는 파우치형 배터리나 원통형 배터리보다 공간 활용이 뛰어나 배터리팩 내부에 조밀한 구성이 가능하다"며 "0.1cm 차이도 배터리팩 부품 설계와 배치에 크게 작용하다보니 각형 배터리가 셀투팩이나 모듈리스 기술활용에 용이한 점이 있다"고 설명했다.

이민우 기자 minoo@chosunbiz.com


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