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미국 전기차업체 테슬라의 ‘배터리 데이’가 23일 개최됨. 배터리데이는 테슬라가 새로 개발한 배터리 기술과 생산 계획 등을 공개하는 자리로 전 세계 자동차 업계와 주식시장의 이목이 쏠리는 행사임. 이번 행사에서는 전기 자동차의 주행거리와 전력을 향상시킬 수 있는 ‘탭리스 배터리’ 개발 계획을 밝혔음.

탭리스 배터리는 전원 공급 장치와 배터리를 연결하는 ‘탭’을 제거한 배터리임. 탭은 전자의 이동통로 역할을 하는데, 탭리스 배터리는 면 전체를 도체로 활용해 전자를 이동시킴. 전자가 면 전체를 통해 이동하기 때문에 낮은 저항과 열 분산의 효과가 있음. 공정 과정에서 탭을 부착하는 과정도 생략됨.

테슬라는 이 원통형 배터리에 4860이라는 이름을 붙였음. 앞의 숫자 2개는 지름을, 뒤의 숫자 2개는 길이를 뜻함. 기존에 테슬라는 LG화학과 파나소닉 등이 공급하는 2170 배터리를 사용해왔음. 일론 머스크 테슬라 CEO의 설명에 따르면 이 배터리는 기존 배터리에 비해 5배 더 많은 에너지 용량과 6배 높은 출력을 가졌음. 이에 따라 주행 거리도 최대 16%가 늘어남.

이상민 한국전기연구원 차세대전지연구센터장은 "에너지 밀도가 늘어난 것이 아닌 용량이 커진 것으로 보인다"고 말함. 한 국내 화학 회사 소속 배터리 전문가는 "기존 배터리보다 4~5배 커지는 셈"이라며 "보통의 배터리는 크기가 커지면 충방전 때 열이 많이 발생하고 탭에서 그 열을 커버하지 못하면 출력이 떨어질 수 있다"고 말함.

하지만 탭리스 배터리는 탭이 없음. 이에 따라 탭에서 발생하는 출력 손실이 없음. 전문가는 "사이즈가 커지면서 설계가 잘되면 오히려 출력이 좋아질 수 있다"고 설명함.

실제 테슬라는 특이한 배터리 설계방식을 적용했음. 테슬라 동력·에너지 부문 수석부사장은 이날 행사에서 전자 이동경로를 더 짧게 만들어 배터리 출력을 높였다고 설명했음. 배터리 안에는 양극판과 음극판이 있고, 이 판들의 재료로 포일이 쓰음. 이를 ‘나선형으로 꼬아서 지붕 쌓는 듯한 형태(shingled spiral)’로 만들어 전자 이동경로를 좁혔다는 것임.

바글리노 부사장은 “레이저를 이용해 이 같은 패턴을 만들었고, 이를 통해 기존 250mm 길이였던 전자의 이동통로를 50mm 더 짧게 만들었다”고 설명했음. 머스크 CEO는 “전자가 이동하는 거리를 줄였기 때문에 배터리가 커져도 더 큰 출력을 갖게 되는 것”이라고 밝힘.

에너지 용량 증대는 건식 전극공정을 도입해 실현했음. 건식 전극 공정은 포일을 용액에 녹여 도포 후 건조하는 방식 대신 미리 건조시켜 기판에 부착시키는 방식임. 테슬라는 이 방법을 통해 전극을 더 두껍게 만들어 배터리 에너지 용량을 늘렸음.

테슬라는 탭리스 배터리와 관련해 지난 5월 특허를 출원했으며 전기차 가격을 낮추는 데 힘을 쏟고 있음. 머스크 CEO는 "우리는 적당한 가격의 차를 갖고 있지 않다"며 "배터리 비용을 낮춰야 한다"고 말했음. 그는 이 배터리를 가지고 내연기관을 가진 기존 상용차와 동일한, 현재 가격의 절반 수준의 전기차를 내놓을 수 있을 것으로 전망했음.