왜 하필 원통형 배터리인가? | 테슬라, 루시드 모터스, 리비안이 원통형에 집착하는 이유

테슬라(Tesla | TSLA)의 모델3 콤팩트 세단, 루시드 모터스(Lucid Motors | CCIV)의 에어 대형 세단, 리비안(Rivian | RIVN)의 R1T 픽업트럭은 각 동급 라인들 중 주행거리 및 효율성에 있어 선두주자다. 세 자동차 제조사들은 배터리 전기 자동차(Battery Electric Vehicles | BEV) 제작하는 단계를 넘어, 그들만의 공통적인 핵심 기술을 가지고 있다. 각자 그들만의 원통형 배터리(Cylindrical Battery) 기술 말이다.

 

분명 모두가 동의하는 것은 아니다. 지난 3월 EV데이에서 제너럴 모터스(General Motors | GM)는 원통형 셀을 고려했지만, 결국 대형 파우치 셀(Pouch Cell)을 선택했다고 밝혔다. 각각의 거대한 100Ah 파우치 셀은 20개의 일반적인 원통형 셀 만큼 많은 양의 에너지를 가지고 있기 때문이다. GM뿐만이 아니다. 현대차 또한 E-GMP 플랫폼에서 파우치 스타일의 셀을 선호했으며, 포드(Ford | F)도 F-150 라이트닝 전기 픽업트럭에 사용할 계획이다. 프리즘 셀에 초점을 맞추고 있는 BMW와 마찬가지로 폭스바겐(Volkswagen)도 통합된 프리즘 셀로 전환할 예정이다. 테슬라 CEO인 일론 머스크(Elon Musk)는 지난 9월 셀 형태에 관한 질문을 받고 "대형 파우치 셀은 열 폭발 위험성이 크다."라며 이를 냉각시키기 위한 물리적 난제를 지적했다.

 

루시드 모터스 CEO인 피터 롤린슨(Peter Rawlinson)이 과거에 언급했듯 루시드 모터스의 원통형 리튬 이온 전지는 열적 속성, 전지 자체의 일관성 및 신뢰성, 그리고 충분히 예측 가능한 비용이 장점이다. 추가적으로 대형 셀 설계에 필수불가결한 제약에 굳이 얽매이지 않아도 된다는 점까지 말이다. 루시드 에어에 장착된 배터리 팩은 세단의 우수한 0.21 항력 계수를 위해 특별히 제작된 것이다. 루시드 모터스는 또한 단순화된 제조방식을 토대로 단일 구조의 벽돌 분사 몰딩 배터리 모듈(Single Brick Injection-Molded Battery Modules)을 설계했지만, 리비안은 원통형 셀을 중앙에 있는 수평 냉각판으로 분리한 이중 구조로 설계했다.

 

10월 초 리비안은 부족한 배터리 셀 공급을 보완하기 위해 향후 자체 배터리 제조를 검토하고 있다고 밝혔다. 반면, 루시드는 자동차 제조에만 초점을 맞추고 있으며, 핵심 기술의 상당 부분을 사내에서 보관하고 있지만 배터리 셀은 그렇지 않다고 말했다. 루시드의 피터 롤린슨은 테슬라가 개발 중인 4680형(지름 46mm 길이 80mm) 대형 원통형 배터리에 대하여 표면적 대비 부피가 더 크기 때문에 기술적 이점을 유지하면서 효과적으로 비용을 낮출 수 있을 것이라고 평가했다.

 

루시드 모터스는 초기 에어 드림 에디션(Air Dream Edition) 모델에 삼성SDI가 공급한 2170형(지름 21mm 길이 70mm) 원통형 배터리를 사용했고, 이후 에어 그랜드 투어링(Air Grand Touring) 모델부터 LG화학의 차세대 원통형 배터리를 납품받아 사용하고 있다. 리비안은 현재 삼성SDI가 공급하는 2170형 원통형 배터리에 의존하고 있다. 마지막으로 테슬라는 파나소닉으로부터 2170형 원통형 배터리를 공급받고 있다. 테슬라, 루시드 모터스, 리비안 자동차 3사는 공학적인 문제(설계에 대한 제약 및 열 냉각 관련)와 열효율을 근거로 타 자동차 브랜드가 추구하는 노선과는 다른 길을 가고 있다. 무엇이 더 나은 결과를 가져올지에 대해서는 데이터가 쌓이고 시간이 지나면 자연스럽게 밝혀질 것이다.