현대차, 전기차 아이오닉 5에 SK이노베이션 배터리 탑재..‘LG 아웃(?)’

현대차 아이오닉 5의 뜨거운 관심이 이어지는 가운데 어떤 회사의 배터리를 사용했는지에 대한 관심이 뜨겁다. 그리고 지난 23일 유튜브를 통해 공개된 아이오닉 5는 LG 에너지솔루션 제품이 아닌 SK 이노베이션 제품을 선택할 것으로 확인됐다.

전기차 제국을 넘보는 현대차는 LG가 아닌 SK 이노베이션과 중국 CATL과 함께 본격적인 ‘하이니켈 배터리’시대를 열기 위해 노력 중이다. 하이니켈은 니켈 비중이 80% 이상인 배터리로 열 관리가 쉽고 주행거리와 안정성 측면에서 더 뛰어나다는 평가를 받고 있다.

하이니켈 배터리 덕분에 아이오닉 5는 코나 일렉트릭보다 더 멀리 갈 수 있다. 심지어 열관리에 문제점을 드러내며 화제로 인해 설전이 오고가는 복잡한 상황도 피할 수 있다.
아이오닉 5에 들어가는 하이니켈 배터리는 SK 이노베이션이 납품하는 배터리로 NCM811계열로 니켈과 코발트, 망간의 함유량이 8:1:1이다. 통상 배터리 성능이 양극활물질의 적합한 조합을 통해 완성되는데, 니켈이 더 많을수록 더 많은 에너지를 저장할 수 있다.

전기차에 적합한 배터리 조합을 살펴보면 NCM(니켈, 코발트, 망간)과 NCA(니켈, 코발트, 알루미늄)이 대부분이다. 이 조합의 비율을 어떻게 구성하는지에 대해 배터리 출력과 용량이 결정되는 셈이다. 활물질을 어떻게 조합하고 배합하는지에 따라 저장할 수 있는 전자의 수가 달라지고 배터리의 용량과 전압이 차이가 생긴다.

니켈은 고용량과 망간과 코발트는 안정성을 책임진다. 무조건 니켈만 많이 넣으면 배터리 저장 용량이 커져 주행거리를 늘릴 수 있을 지 언정, 열관리와 안정성 측면에서는 낭패를 보는 셈이다. 또 니켈은 장시간 공기중에 노출되면 불순물이 끼고 부식까지 일어난다. 더욱 심각한 것은 배터리 내 잔류 리튬 가스를 생성해 폭발사고까지 불러일으킬 정도.

하이니켈 배터리가 구조적으로 불안정하다는 것은 지금까지 이런 단점들을 해결하기 어려웠기 때문이다. 그럼에도 불구하고 니켈을 늘리면서도 망간과 코발트를 적절히 사용해 배터리의 주행거리를 늘리는 시도가 수차례 이루어져 왔었다.
배터리 원료 중 가장 고가의 소재는 코발트다. 보통 양극재 배터리에서 코발트가 차지하는 비중은 적게는 10%에서 많게는 20%를 차지하는데 전체 배터리 단가의 30%를 차지할 정도다. 따라서 배터리 주행거리를 늘리고 비용을 낮추는 데 니켈함량을 늘리고 코발트 비중을 낯추는 것이 관건이다.

아이오닉 5 배터리는 제작초기부터 하이니켈을 선택하기로 했고, 안정성을 높이기 위한 시도를 지속해 온 것으로 알려졌다. LG 화학의 배터리 대신 SK 이노베이션 배터리를 채택한 점은 이러한 안정성과 브랜드 이미지를 염두에 둔 것이라고 알려졌다.

SK 이노베이션의 하이니켈 배터리 설명에 따르면 LG 화학의 전철을 밟지 않기 위해 ‘CCS’를 도입했다. CCS란 세라믹 코팅 분리막의 약자로 배터리의 화재 위험성을 낮추기 위해 세라믹 코팅을 더하는 것이다. 내열성과 관통성을 크게 개선한 것인데 배터리 온도가 높아져도 단락이 생기지 않아 화재 위험성이 크게 낮아진다. 두께도 머리카락에 25분의 1수준으로 얇아 부피를 크게 차지 하지 않는다.

현대차 아이오닉 5는 전동화 기점을 규정하는 의미심장한 모델이다. 따라서 반드시 성공해야 하는 모델임에 분명하다. 전기차 시장 점유율을 끌어올리고 테슬라와 폭스바겐, 르노-닛산 등 경쟁자들과 확실한 격차를 벌려야 할 중책을 떠안고 있다. 배터리 부분에서 안정성은 무엇보다 중요한 상황인 셈이다.