파우치?각형?…K배터리, 캐즘 쫓을 '셀투팩' 기술 전략은

[이데일리 공지유 기자] 국내 배터리 3사(LG에너지솔루션(373220)·삼성SDI(006400)·SK온)이 차세대 배터리 기술로 여겨지는 ‘셀투팩’(Cell To Pack·CTP) 상용화에 속도를 내고 있다. 셀투팩 기술을 통해 배터리 비용을 절감하면서도 성능을 높여 중국의 독주를 막겠다는 방침이다.

LG에너지솔루션은 지난해 9월 독일에서 열린 ‘IAA 트랜스포테이션 2024’ 부스에서 파우치형 고전압 미드니켈 CTP를 전시했다.(사진=LG에너지솔루션)

1일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 올해 말부터 유럽 완성차 제조사(OEM) 르노에 CTP 기술이 적용된 파우치형 리튬인산철(LFP) 배터리를 공급한다. 2030년까지 5년 동안 약 39기가와트시(GWh) 규모다.

기존 전기차용 배터리는 셀·모듈·팩 단계로 제조되는데, CTP는 모듈 단계를 생략하고 셀을 팩에 바로 조립하는 방식이다. 모듈이 없기 때문에 부품 개수와 비용은 줄어들고, 모듈 공간만큼 더 많은 셀을 탑재해 에너지 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있다.

CTP는 LFP 배터리를 주력으로 하는 중국 기업들이 주로 사용하는 기술이다. LFP 배터리는 무게가 무겁고 에너지 밀도가 낮아 니켈코발트망간(NCM) 등 삼원계 배터리에 비해 주행거리가 짧다는 점이 가장 큰 단점으로 꼽혔다. 그런데 CTP를 이용하면 같은 부피여도 에너지 밀도를 높일 수 있게 된다. 중국 CATL과 비야디(BYD)가 대표적으로 각형 배터리에 CTP를 적용하고 있다.

국내 배터리 기업들도 CTP 상용화에 속도를 내고 있다. 전기차 캐즘(일시적 수요 정체)이 장기화하는 상황에서, 배터리 제조 비용을 절감하면서도 성능을 높일 수 있는 기술인 만큼 피할 수 없는 방향으로 보고 있다. 국내 배터리 업계가 삼원계에서 LFP 배터리로 눈을 돌리고 있는 만큼 CTP의 중요성은 커질 전망이다.

서울의 한 전기차 주차장에서 전기차들이 충전하고 있다. (사진=연합뉴스)

LG에너지솔루션은 파우치형 배터리에 CTP를 적용해 중국 기업들과 차별화를 꾀한다는 계획이다. 파우치형 배터리는 얇고 유연하다는 장점이 있지만, 모듈 없이 팩과 바로 조립하는 만큼 충격에 약할 수 있어 기술 난이도가 더 높다. 다만 각형 배터리보다 공간 활용도가 높아 더 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있기 때문에 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 보고 있다. 올해 르노에 공급하면 국내 기업 중에는 최초로 파우치형 CTP 배터리를 양산하게 된다.

SK온도 차세대 기술로 CTP를 낙점했다. 업계에 따르면 SK온은 최근 CTP 기술을 적용한 ‘에스팩’(S-Pack)의 연구개발(R&D)을 마무리하고 고객사 확보에 나섰다. SK온도 파우치형 CTP 배터리를 통해 시장 수요에 대응한다. 열 관리가 어렵다는 단점 보완을 위해 CTP 기술에 SK엔무브의 액침 냉각을 결합한 통합 패키지 솔루션도 개발할 계획이다. 향후 에너지저장장치(ESS)에도 CTP 기술을 적용한다.

삼성SDI는 주력하고 있는 각형 배터리용 CTP 기술로 시장 점유율을 확보한다는 계획이다. 이미 플러그인하이브리드전기차(PHEV)용 각형 배터리에 CTP 기술을 적용해 양산한 경험이 있다. 별도 안전장치 없이 셀을 바로 탑재해도 안정성이 높다는 장점을 활용해 전기차 시장에서도 CTP 경쟁력을 높인다는 방침이다.