삼성SDI가 소형 배터리에 새로운 배터리 생산 공정을 적용한다. 배터리 내부 소재를 계단처럼 층층이 쌓는 '스태킹(Stacking)' 기술이다. 스태킹은 5세대(젠5) 전기차 배터리에 우선 활용된 바 있다. 에너지 밀도를 높여 전기차 주행거리를 늘리고 원가절감 효과를 봤다. 소형 배터리가 주로 쓰이는 스마트폰, 태블릿 사용시간이 한층 늘어날 전망이다.

19일 업계에 따르면 삼성SDI는 천안사업장 소형 파우치형 배터리 생산 라인에 적층 방식 생산 공정을 도입하기로 했다. 'M라인'으로 불리는 생산 라인을 개조하는 방식으로 이뤄진다. 그간 이곳에선 양극재, 분리막, 음극재 등 배터리 소재를 엮어서 돌돌 마는 와인딩(Winding) 방식의 배터리만 생산됐다. 삼성SDI가 스태킹 공정의 소형 배터리 생산을 준비하는 것이 외부에 알려진 것은 이번이 처음이다.

구체적인 투자액은 전해지지 않았다. 초기 투자는 수십억원 수준으로 예상된다. 모든 생산 라인을 개조하려면 최소 1000억원 이상이 필요할 것으로 보인다.

현재 삼성SDI는 중국 톈진 공장에 별도의 파일럿 라인도 마련한 것으로 파악됐다. 현지 배터리 장비사인 잉허커지(赢合科技)를 활용한 것으로 알려졌다. 한 업계 관계자는 "중국 파일럿 라인은 양산 테스트를 위한 것이고, 생산 라인은 국내 천안사업장을 활용할 계획"이라며 "M라인의 12개 라인 중에 4개 정도를 개조해 사업을 추진하고 있다"고 말했다.

와인딩은 배터리 조립 방식이 간편하다. 원통형 배터리에 사용하던 기술이라 생산효율이 높다. 그러나 배터리 내부 공간을 100% 활용하기 어렵고, 충‧방전을 반복하면 소재가 변형되는 스웰링(Swelling) 현상이 나타날 수 있다. 소형 파우치형 배터리 용량이 혁신적으로 늘어나지 못했던 이유다.

스태킹 공정을 사용하면 에너지 밀도를 10% 이상 늘릴 수 있다. 예컨대 최신 갤럭시S 스마트폰 배터리 용량이 5000mAh라면, 스태킹 공정의 경우 5500mAh 이상으로 만들 수 있다. 대신 양극, 음극 소재의 탭(Tab)을 만들어주기 위한 노칭(Notching) 장비, 이 소재를 알맞게 적층하는 스태킹 장비가 필요하다.

애플 공략 여부도 관전 포인트다. 애플은 배터리 용량 확대를 위해 여러 개의 배터리를 이어 붙인 '다중 셀' 구조를 사용한다. 아이폰에 이용한 'L형' 구조의 배터리가 대표적이다. 배터리 용량을 한 번에 높이지 못해 나온 방법이다. 다중 셀을 이용하지 않고 배터리 용량을 높이면 스마트폰 디자인도 획기적으로 달라질 수 있다. 더 얇고 가벼우면서 배터리 용량이 높은 스마트폰 설계가 가능하다.

현재 애플은 중국 ATL(Amperex Technology Limited)에서 주로 배터리를 공급 받고 있다. 일부 배터리 셀은 LG에너지솔루션이 담당한 전력이 있다. 삼성SDI는 맥북, 아이패드 등에 배터리를 공급한 바 있으나 최신 아이폰은 아직 뚫지 못했다.

이수환 전문기자 다른기사 보기