전기차 배터리 구성 : 셀, 모듈, 팩 바로 알자!

최근에는 전기차 시장이 확대되면서 리튬이온 배터리, 즉 전기차의 주요 동력원에 대한 관심이 크게 증가하고 있습니다. 그러나 전기차 관련 뉴스나 보고서를 살펴보면 배터리와 관련된 여러 용어들이 등장하여 혼란스러울 때가 있습니다. '배터리 셀', '배터리 모듈', '배터리 팩' 등 다양한 용어가 사용되는데, 이들은 평소에는 간단히 '배터리'라고 언급되지만 실제로는 약간씩 차이가 있는 용어들입니다.

 

 

 

 

 

오늘은 전기차에 장착되는 배터리의 구성 요소인 '셀, 모듈, 팩'에 대한 정확한 의미를 알아보겠습니다.

 

전기차 배터리 '셀 → 모듈 → 팩'으로 구성된다.

  

전기차 운행을 위해서는 상당한 전력이 필요하며, 이는 스마트폰의 수천 배에 달하는 양입니다. 따라서 전기차 배터리는 보통 수십 개에서 수천 개에 이르는 배터리 셀이 필요합니다. 각 전기차 모델에 따라 세부 구성은 다르지만, 일반적으로 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack) 세 가지로 구성됩니다.

 

많은 배터리 셀을 안전하게 관리하고 효율적으로 운용하기 위해 모듈과 팩 형태로 배치되어 전기차에 탑재됩니다. 여기서 셀, 모듈, 팩은 배터리를 모으는 단위로 생각할 수 있습니다. 셀을 여러 개 모아 모듈을 형성하고, 다시 모듈을 결합하여 팩을 형성하는 구조입니다. 결국 전기차에는 하나의 팩 형태로 배터리가 최종 조립됩니다.

 

 

 

 

 

한 예로 대표적인 순수 전기차인 BMW i3의 배터리를 살펴보겠습니다. BMW i3의 배터리는 총 96개의 배터리 셀로 구성되어 있습니다. 이 중 12개의 셀이 하나의 모듈을 형성하고, 이러한 모듈이 총 8개가 합쳐져서 전체 배터리 팩을 이루고 있습니다.

  

배터리의 기본 구성인 셀은 자동차 내에 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발휘하도록 설계돼야 합니다. 단위 부피당 높은 용량을 가지며, 일반적인 모바일 기기용 배터리보다 훨씬 긴 수명을 유지해야 합니다. 또한 주행 중에 발생하는 충격에 강하며, 다양한 환경에서 안정적으로 작동할 수 있어야 합니다.

 

여러 셀은 외부 충격으로부터 더 효과적으로 보호되도록 하나의 프레임에 묶이는데, 이것이 모듈입니다. 이후, 여러 모듈이 결합되어 배터리 팩을 형성하며, 이 과정에서 배터리 관리시스템(BMS, Battery Management System)과 냉각장치 등이 추가됩니다. 이런 방식으로 전기차에는 여러 배터리 셀이 하나의 팩으로 통합되어 탑재됩니다.

 

구 분	정 의
배터리 셀(Cell)	전기에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬이온 배터리의 기본 단위, 양극, 음극, 분리막, 전해액을 사각형의 알루미늄 케이스에 넣어 만듦
배터리 모듈(Module)	배터리 셀(Cell)을 외부 충격과열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣은 배터리 조립체
배터리 팩(Pack)	전기차에 장착되는 배터리 시스템의 최종형태로 배터리 모듈에 BMS(Battery Management System)

 

 

 

 

 

 

전기차 배터리 시장, 이제는 '모듈-팩' 경쟁

  

많은 소비자들이 전기차 구매를 고려할 때 가장 큰 고려 요인으로 '주행 가능 거리'를 고려하는 경향이 있습니다. 이에 따라 배터리 기업들은 동일한 부피 내에 더 많은 에너지를 담을 수 있는 '고 에너지 밀도' 배터리 셀을 개발하는 데 집중하고 있습니다. 업계에서는 일반적으로 셀 개발 방향이 에너지 밀도를 증가시키면서 안전성을 유지하도록 발전하고 있다고 평가합니다.

 

배터리 셀 개발의 방향이 상당히 세분화된 반면, 최근에는 모듈과 팩 기술에 대한 관심이 상승하고 있습니다. 이전까지는 주로 배터리 셀의 성능에 집중했지만, 이제는 모듈과 팩을 얼마나 효율적으로 설계하고 구성하는가에 대한 고민이 더욱 중요해졌습니다. 전기차에 탑재되는 최종 형태가 팩 형태이기 때문에, 팩의 스펙이 전기차의 전체 디자인과 긴밀한 연관을 가지고 있습니다.

 

전기차에 적용되는 배터리 팩의 슬림함은 전기차의 디자인에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 배터리 셀의 에너지 밀도 향상은 기본이지만, 이제는 모듈과 팩의 디자인 경쟁이 치열해지고 있는 이유입니다.

 

 

<출 처>

 

삼성SDI 공식 사이트