일반 스마트폰 배터리 용량인 5000mA(밀리암페어)를 환산하면 18.5Wh(와트) 정도인데, 최근 출시된 전기차(EV) BMW iX 엑스드라이브 50 용량 111.5kWh와 비교하면 6000배 이상 차이가 난다.
그렇다면 전기차 속 배터리는 어떤 형태일까?
◆전기차 배터리의 2단 변신…'모듈'과 '팩'
전기차를 해체해 보면 가장 큰 배터리 부품을 확인할 수 있다. 바로 '팩(Pack)'이다. 이 팩을 열어보면 '모듈(Module)'이 있고, 그 속에 '셀(Cell)'이 들어 있다. '셀'은 두 번의 변신을 거쳐 '팩'이 되고 이것이 자동차에 장착된다. 배터리라고 하면 통상 배터리 단품인 '셀'을 말한다.
이 수많은 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 수십 개의 셀을 모아 모듈로 만들고, 이 모듈들을 모은 것을 팩이라고 한다.
예컨대 전기차 BMW iX 엑스드라이브50에는 '셀'이 총 500개 탑재된다. 셀 40개 또는 50개를 1개의 모듈로 만들고, 이러한 모듈 11개를 모아 1개의 배터리 팩으로 만든다. 바로 이 배터리 팩이 전기차에 탑재되는 것이다.
배터리 '모듈'은 배터리 '셀'이 열과 진동 등 외부 충격에서 좀 더 보호될 수 있도록 강한 프레임으로 만들어진다. 여기에 '셀' 상태를 모니터링 하는 BMS(배터리관리시스템) 등을 붙여 생산한다.
마지막 형태인 배터리 '팩'은 모듈 여러 개를 모아 '모듈'에서 보내온 배터리 '셀'의 온도나 전압을 일정하게 관리해 주는 '마스터 BMS'가 있다. 여기에 냉각장치나 각종 제어 시스템 등도 장착한다.
◆안전성 유지하고 에너지밀도 높이는게 관건
소비자들은 전기차 구매를 고려할 때 가장 큰 요인으로 ‘1회 충전 주행거리'를 꼽는다.
이를 위해 배터리 제조사들은 같은 부피나 무게에 더 많은 에너지를 넣을 수 있도록 '고에너지 밀도'의 셀을 개발하는 데 박차를 가하고 있다.
'셀'의 핵심 소재인 양극의 니켈 함량을 올리는 '하이니켈' 양극을 개발하는 한편 음극 소재의 경우 기존 흑연에서 실리콘을 추가하거나 함량을 높이는 것이다.
한편 시장조사기관 SNE리서치에 따르면, 2030년 글로벌 전기차 시장은 5900만대 규모로 성장할 전망이다. 이는 글로벌 시장에서 전기차가 차지하는 비중이 과반을 넘는다는 뜻이다.
전기차 산업의 성장성으로 인해 배터리 '셀'은 물론 '모듈' 및 '팩' 기술도 함께 향상되고 있다. 배터리 업계는 셀 성능 뿐 아니라 모듈과 팩을 얼마나 더 효율적으로 설계하고 구성할지 고민하는 상황이다.
배터리업계 관계자는 "전기차에 최종 탑재되는' 팩'이 얼마나 효율성이 있느냐에 따라 전기차 성능 및 디자인이 바뀔 수 있다"며 "이에 따라 '셀'의 에너지 밀도를 높이는 것은 물론 '모듈'과 '팩' 개발에도 더 열심이다"고 말했다.
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