'게임 체인저’ 4680 전기차 배터리… 韓中日 개발 경쟁 후끈

기존 대비 용량 5배·출력 6배
LG엔솔 "내년부터 양산 시작"
오창 공장에 9GWh 규모 설비구축
日파나소닉보다 양산 시점 앞당겨
삼성SDI도 내년 상반기 샘플 생산
中CATL·BYD도 뛰어들며 각축전

전기차 시장의 '게임 체인저'로 불리는 4680 배터리 시장 선점을 위한 한중일 배터리 업체간 경쟁이 후끈 달아오르고 있다.

20일 관련 업계에 따르면 4680 배터리 개발에 가장 앞선 업체는 LG에너지솔루션이다. 최근 LG에너지솔루션은 오창 2공장에 5800억원을 투자해 총 9GWh(기가와트시) 규모의 4680 배터리 양산 설비를 구축한다고 발표했다. 4680 배터리는 지름 46㎜, 길이 80㎜의 원통형 배터리로 기존 2170(지름 21㎜, 길이 70㎜) 대비 용량은 5배, 출력은 6배 높이고 주행거리는 16% 늘린 것이 특징이다. 셀 디자인부터 공정, 패키징 방식을 바꾸면 비용을 최대 56% 줄일 수 있다는 전망이 나온다.

이에 다른 경쟁 업체들도 발빠른 움직임을 보이고 있다.

일본의 파나소닉은 테슬라에 4680 배터리 시제품을 전달한 것으로 알려졌으나 양산 시기는 LG에너지솔루션보다 늦은 2024년으로 알려졌다. 파나소닉의 진행 속도가 더디자 테슬라는 먼저 LG에너지솔루션과 손을 잡았다는 분석이 나온다.

삼성SDI도 천안공장에 4680 배터리 파일럿 라인을 신설하고 내년 상반기 샘플 생산을 목표로 잡았다. 삼성SDI는 4680은 테슬라에 최적화된 크기인 만큼 기존 고객인 BMW 등을 고려해 지름은 46㎜, 길이는 절반 수준인 4640 배터리 등도 검토 중인 것으로 알려졌다.

중국 CATL, BAK, EVE도 4680 배터리 연구개발에 한창이다. BAK는 지난해 '중국 국제 배터리 박람회'(CIBF)에서 자체 개발한 4680 배터리 셀을 공개하기도 했다. BYD도 테슬라에 배터리를 공급하려 한다고 밝혀 4680 배터리 경쟁에 뛰어들 기세다.

배터리 업체들이 4680 배터리에 전념하는 이유는 이론대로 구현시 다른 완성차 업체들의 수요도 늘어 매출 증가로 이어질 수 있기 때문이다.

관건은 테슬라가 원하는 탭리스, 건식 전극 공정이 4680 배터리 생산 과정에 도입될지 여부다. 탭리스 배터리는 전원공급 장치와 배터리를 연결하는 '탭'을 제거한 형태로, 면 전체를 도체로 활용해 전자를 이동시켜 낮은 저항과 열 분산 효과가 있고 탭 부착 과정도 생략된다. 건식 전극 공정은 배터리 전극에 도전재를 코팅할 때 액체가 아닌 고체 상태로 덧씌우는 것으로, 기존 습식 공정 대비 건조시간 등이 단축돼 생산성이 높아지는 효과가 있다.

배터리 업계 관계자는 "탭리스는 기존 2170 배터리에도 적용하고 있는 기술로 그렇게 새로운 건 아니다"며 "고객사 요구, 모델에 따라 바뀌는 것"이라고 말했다.

이어 "이론상으로 건식 전극 공정이 더 좋지만 현재 기술 수준에서는 건식 공정이 습식 공정보다 에너지 밀도, 출력이 덜 나오고 수율도 안 좋다"며 "건식 공정을 도입하는 데는 다소 시간이 걸릴 것"이라고 내다봤다.

하이투자증권 정원석 연구원도 "LG에너지솔루션의 투자 발표 내용을 보면 초기 4680 배터리는 건식 전극 공정이 아닌 기존 습식 전극 공정이 적용될 예정"이라며 "LG 에너지솔루션 4680 배터리의 건식 전극 공정 적용 시기는 그 이후가 될 것"이라고 전망했다.

[e-mail] 구자윤 기자