[전기차 배터리가 궁금해]①배터리의 구성 '셀→모듈→팩'

[이데일리 이재운 기자] 배터리로 굴러가는 전기차에 대한 관심은 날로 높아져간다. 하지만 구체적으로 전기차 배터리가 어떻게 구성돼있는지, 또 어떤 원리로 동작하는지에 대해서는 상대적으로 잘 알려져있지 않다. 이데일리에서는 추석 연휴를 맞아 전기차 배터리의 기본 구성과 향후 변화 전망 등에 대해 소개하는 연작 기획을 준비했다.<편집자 주>

배터리의 구성. 삼성SDI 제공

우리가 흔히 ‘배터리’라고 통칭해서 부르지만, 이를 들여다보면 ‘셀(Cell)’과 ‘모듈(Module)’, ‘팩(Pack)’으로 구성돼있다.

배터리 셀은 각각이 에너지를 저장했다 내보내는 역할을 한다. 이 자체만으로는 용량이 작기 때문에 이를 한데 묶은 모듈을 만들고, 이를 다시 크게 합쳐 팩을 만든다. 배터리의 원천은 셀에 있고, 이를 묶는 단위가 모듈-팩 순이라고 보면 된다. 셀은 삼성SDI(006400), LG화학(051910) 등 일부 업체만 생산이 가능하고, 이를 용도별로 맞게 모듈과 팩으로 묶는 작업은 여러 업체가 맡는다. 셀 제조사는 자사 셀을 이용해 최적의 배터리를 구성할 수 있다는 점을 앞세운다.

삼성SDI(006400)의 배터리를 넣은 BMW i3를 보면, 셀을 96개 사용한다. 셀 12개를 하나의 모듈로 묶고, 이런 모듈 8개를 다시 하나의 팩으로 묶어 탑재하는 식이다.

전기차용 셀은 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발현할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 지녀야한다. 여기에 일반 모바일 기기용 배터리에 비해 훨씬 긴 수명을 가지면서, 동시에 주행 중에 전달되는 충격을 견디고, 저온·고온에서도 끄덕 없을 만큼 높은 신뢰성과 안정성을 지녀야 한다.

여러 개의 셀은 또 열과 진동 등 외부 충격에서 좀 더 보호될 수 있도록 하나로 묶어 프레임에 넣는데, 이게 바로 모듈이다. 모듈에 배터리의 온도나 전압 등을 관리해 주는 배터리 관리시스템(BMS)과 냉각장치 등을 추가한 것이 팩이다.

배터리 업계는 그 동안 셀에 대한 기술 경쟁에 주력해왔다. 근간이 되는 셀의 효율을 높이는데 연구개발(R&D)의 방향이 맞춰져 있었다. 하지만 이제 셀에 대한 기술 발전이 상당 부분 이뤄지면서, 점차 모듈과 팩에 대한 성능·효율성 증가로 방향이 바뀌어가고 있다. (▶2편에서 계속)

배터리 셀, 모듈, 팩 정의. 삼성SDI 제공