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Nikkei X-TECH_2021.8.24

폭스바겐 EV ‘ID.3’의 철저 분해
'ID.3'의 배터리는 '판 초콜릿' 형태
모듈의 재이용을 상정한 간소화된 설계

‘판 초콜릿와 같은 형태의 배터리 셀이 들어 있다’---.

독일 폭스바겐의 전기자동차(EV) ‘ID.3’의 분해 프로젝트는 배터리 팩 해체 후, 배터리 모듈 내부 조사에 들어갔다. 배터리 팩 해체는 놀라울 정도로 순조롭게 진행되었다.

지금까지 우리가 분해해 온 닛산자동차의 ‘리프’나 테슬라의 ‘모델 S’, ‘모델 3’와 같이 배터리 팩에 장착된 뚜껑을 쇠 지렛대로 제거하지 않고 볼트와 커넥터를 분리하는 것만으로 9개의 배터리 모듈을 꺼낼 수 있었다.

또한, 수냉 방식이지만 배터리 모듈이 냉각수가 통과하는 구조로 되어 있지 않아 냉각수를 신경 쓰지 않고 배터리 모듈의 탈부착이 가능했다. ID.3 의 배터리 팩은 바닥면 외측 한 면으로만 배터리 모듈을 냉각시키는 구조이다. 이것만으로 배터리 셀을 냉각시킬 수 있을지 의문스럽지만, 배터리 팩과 배터리 모듈은 재활용하기 매우 쉬운 설계로 되어 있다는 것을 알 수 있었다. 배터리 모듈은 자동차로서의 이용을 끝낸 후에도 모듈로서 재이용하는 것을 상정하고 있는 것으로 보여진다.

하지만, 배터리 셀 자체를 꺼내서 재이용하는 것은 어렵다. 배터리 모듈 케이스의 경우, 알루미늄합금 압출재 케이스의 양쪽 끝이 레이저 용접을 통해 알루미늄 주조품으로 밀폐되어 있어 수리·교환 시 배터리 셀을 간단히 꺼낼 수 없게 되어 있었다. 배터리 모듈 케이스를 해체해보니 배터리 셀은 수지로 만들어진 케이스에 덮여 있었고, 셀들도 서로 접착되어 있었다. 모듈의 외장을 어렵게 떼어내자 모습을 드러낸 셀은 판 모양으로 상당히 길었다. 배터리 모듈에는 배터리 셀 24개가 수직으로 세워져 정렬되어 있었다.

셀을 꺼내 외형 치수를 재어보니 길이 514mm×높이 98mm×두께 9mm, 무게는 1.07kg. 공칭전압(Nominal voltage)은 3.67V였다. 배터리 셀 및 모듈 제조를 담당하는 곳은 한국의 LG에너지솔루션으로, LG화학이 2020년 12월에 설립한 배터리 사업 자회사이다. 이번에 분해한 ID.3는 LG에너지솔루션이 설립되기 이전에 제조되었기 때문에 배터리 모듈에는 LG화학의 로고가 붙어 있었다.

안타깝게도 현재 ID.3에 채택된 라미네이트형 셀은 앞으로 사라지게 된다. 폭스바겐은 2030년을 목표로 EV의 배터리 셀 표준화를 추진하고 있기 때문이다. 2023년부터 ‘Unified Cell’이라는 독자적인 규격의 각형 배터리 셀 도입을 시작해 2030년까지 폭스바겐 그룹 전체에서 이용하는 배터리의 80%에 Unified Cell을 채택한다고 밝히고 있다.

배터리 셀 내부의 재료 구성은 차량의 가격대와 판매하는 지역 등에 따라 바뀔 예정이지만, 셀의 외형 규격은 대량 생산을 통한 저비용화를 위해 통일된다. 이를 통해 배터리의 코스트를 반감할 수 있다고 폭스바겐은 판단하고 있다. 하지만, 고급차나 스포츠카 전용으로 전체의 20% 정도의 배터리에는 성능이나 탑재 공간 등에서 Unified Cell과는 다른 형태의 셀을 채택한다고 한다.

현재 폭스바겐은 배터리 셀 생산을 급속하게 확대해나가고 있다. 2030년까지 생산 거점을 6곳 마련해 연간 총 240GWh의 제조 능력을 보유한다는 계획이다. 이 가운데 스웨덴에서는 재생에너지를 이용해 배터리를 생산하는 스웨덴의 노스볼트(Northvolt)와 공동으로 생산 거점을 설립하고 있다. 연간 20GWh인 현재의 제조 능력을 2025년까지 연간 40GWh로 확대할 계획으로, 고급차 전용 셀 제조를 담당하게 될 예정이다.

독일의 생산 거점인 폭스바겐의 잘츠기터 공장은 당초 노스볼트와 합작 사업으로 추진할 계획이었지만, 올 7월, 중국의 국헌하이테크(Guoxuan High-Tech)와 공동으로 진행한다고 발표했다. 2025년까지 제조 능력을 연간 40GWh까지 확대, 범용차 전용 배터리 셀 제조를 담당하게 된다고 한다. 국헌하이테크는 중국에서도 사업을 추진할 계획이다.

폭스바겐그룹은 EV 전용 플랫폼 ‘MEB’ 베이스의 EV를 2029년까지 2,000만대, 독일 아우디와 포르쉐가 공동으로 개발하는 ‘PPE’ 베이스의 EV를 600만대 등, 그룹 합산 누계 2,600만대 판매를 목표로 EV 시장 공략에 적극 나서고 있다. 또한 MEB를 미국의 포드에도 공급하게 된 폭스바겐은 Unified Cell을 타사도 사용하지 않을 수 없도록 사실상 표준화(De facto)해 EV 패권 싸움에서 리드하려는 전략을 가지고 있는 것으로 보인다.

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