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전기차 시장 확대…리튬이온 배터리 관심
전기차탑재 배터리 셀ㆍ모듈ㆍ팩 등 주목 끌어
셀 에너지 밀도 향상 모듈ㆍ팩 디자인 경쟁 치열
 
김조영 기자   기사입력  2017/09/07 [19:47]

 최근 전기차 시장이 점차 확대되면서 전기차의 동력원인 리튬이온 배터리에 대해서도 관심이 많아지고 있다.


더불어 전기차에 탑재되는 배터리의 셀, 모듈, 팩 등도 주목을 끌고 있다. 


7일 업계에 따르면 전기차 가동을 위해서는 스마트폰의 수천 배에 달하는 엄청난 양의 전력이 필요하기 때문에 배터리 셀이 수십 개에서 많게는 수천 개까지 탑재된다.


전기차 종류에 따라 구성이 조금씩 차이가 있을 수 있겠지만, 일반적으로 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다.


많은 수의 배터리 셀을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 모듈과 팩이라는 형태를 거쳐 전기차에 탑재하는 것이다. 셀, 모듈, 팩은 쉽게 배터리를 모으는 단위로 생각하면 된다.


배터리 셀을 여러 개 묶어서 모듈을 만들고, 모듈을 여러 개 묶어서 팩을 만든다. 최종적으로 전기차에는 배터리가 하나의 팩 형태로 들어가게 된다.


순수 전기차(EV) BMW i3의 경우, 배터리 셀이 총 96개 탑재된다. 셀 12개를 하나의 모듈로 묶고, 8개의 모듈을 묶어 하나의 팩 형태로 들어가는 되는 것이다.


배터리의 기본이 되는 셀은 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발현할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 지녀야 하고, 일반 모바일 기기용 배터리에 비해 훨씬 긴 수명이 필요하다.

 

특히 주행 중에 전달되는 충격을 견디고, 저ㆍ고온에서도 끄덕 없을 만큼 높은 신뢰성과 안정성을 지녀야 한다.


여러 개의 셀은 열과 진동 등 외부 충격에서 좀 더 보호될 수 있도록 하나로 묶어 프레임에 넣게 되는데 이를 모듈이라고 부른다.


또 배터리 시스템의 최종형태인 팩은 모듈에 배터리관리시스템(BMS), 냉각시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템을 장착해 완성하게 된다.


많은 소비자들이 전기차 구매를 고려할 때 `주행가능 거리`를 가장 큰 고려 요인으로 꼽는다.


이를 위해 배터리 기업들은 같은 부피에 더 많은 에너지를 넣을 수 있도록 `고 에너지 밀도` 배터리 셀을 개발하는 데 박차를 가하고 있다.


업계에서는 보편적으로 셀 개발 방향이 에너지 밀도를 더욱 높이면서 안전성도 확보하는 쪽으로 가는 양상이다.


배터리 셀 개발에 대한 방향성이 어느 정도 잡힌 반면, 최근에는 모듈과 팩 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.


지금까지 배터리 셀 성능에 대해 집중했다면, 이제는 모듈과 팩을 얼마나 더 효율적으로 설계하고 구성하는 것이 고민이 된 셈이다.


전기차에 탑재되는 배터리 팩이 얼마나 작은지에 따라 전기차의 디자인에도 영향을 미친다. 배터리 셀의 에너지 밀도 향상과 모듈 및 팩 디자인 경쟁이 치열해지고 있는 이유다.


삼성SDI의 경우 올해 초 전기차 배터리 모듈 플랫폼인 `확장형 모듈`을 공개한 바 있다. 기존 전기차용 배터리 모듈 1개에는 통상 12개 내외의 셀이 들어가고 용량이 2~3kWh 수준이었다.


하지만 삼성SDI가 새로 내놓은 `확장형 모듈`은 모듈 1개당 24개 이상의 셀을 넣을 수 있도록 설계공법이 적용됐고, 기존 대비 2배가 넘는 6~8kWh의 에너지 용량을 구현했다.


삼성SDI 관계자는 "전기차 대중화 시대를 맞아 자동차 회사들이 여러 디자인의 전기차를 만들 수 있도록 팩의 형태도 다양해질 수 밖에 없을 것"이라며 "셀, 모듈, 팩을 다양한 형태로 배치시키는 `배터리 디자인` 시대를 열어갈 것"이라고 말했다. 
 서울 김조영 기자

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기사입력: 2017/09/07 [19:47]   ⓒ 울산광역매일
 
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