전기차, '25년 자동차 판매량의 10% 차지할 전망
배터리, 전기차 가격의 40% 차지하는 핵심 부품
활성화·테스트 공정 효율화, 전기차·배터리 품질↑


대도시 중심가의 도로를 보면 자동차 산업이 어떻게 변화하고 있는지 확인할 수 있다. 최근에는 파란색 번호판을 단 전기차(EV)를 심심치 않게 발견할 수 있다.

EV 보급이 본격적인 궤도에 올라서고 있다. 2025년에는 전체 자동차 판매 대수에서 배터리 구동 자동차의 비중이 10%가 될 것이라는 예상이 나오고 있다. 현재는 2% 미만이다.

빠르게 EV 시장이 성장함에 따라 고성능 배터리 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 시간이 지나면서 노후 배터리에 대한 교체 수요 역시 늘어날 전망이다. 배터리 제조 장비를 빠르게 출시해야 한다는 압박 또한 높아지고 있다. 엄격한 배터리 요건을 충족하기 위해서는 제조 장비 성능 역시 우수해야 한다.


EV 평판을 가르는 배터리
배터리 가격 인상은 EV 가격 인상으로 이어진다. 평균적으로 배터리는 EV 가격의 약 40%를 차지한다. 배터리 제조 마무리 공정인 활성화 및 테스트 공정은 특히 까다로워서 배터리 원가의 최대 20%를 차지한다.

휴대전화, 전동 공구, 게임 같은 다른 시장에서 증명되었듯이 배터리 성능은 브랜드 성공에 있어서 결정적인 역할을 한다.

배터리 제조사나 배터리 제조 장비 제조사가 점점 커지는 EV 시장에서 기회를 포착하기 위해서는 생산 규모를 키우고 효율을 높일 필요가 있다. 하지만 중요한 것은 시장 선점을 위한 조기 출시가 아니다. 배터리 성능과 품질이다.

활성화 및 테스트 공정은 배터리의 화학적 소재들을 활성화하기 위해 충전과 방전을 반복해야 하는, 시간이 오래 걸리는 공정이다. 공정을 완료하기까지 이틀이 걸릴 수도 있다.

아나로그디바이스(ADI)의 비카스 초우드하리(Vikas Choudhary) 배터리 활성화 및 테스트 제품 담당 전략 마케팅 매니저는 “배터리 활성화 공정을 향상하면 배터리 수율을 높이고 폐기율을 낮출 수 있다”라고 강조했다.

안전한 고성능 배터리를 생산하기 위해서는 이들 공정의 정밀도와 신뢰도를 높여야 한다. 현재 ADI는 해당 공정의 향상은 물론, 한정된 공장 설비로 더 많은 용량을 테스트할 수 있도록 각종 제품과 레퍼런스 디자인, 통합 솔루션 등을 제공한다.


활성화 및 테스트 공정 효율화, 배터리 비용 절감
배터리 비용을 낮추기 위해서 제조사는 에코시스템 전반에 걸친 포괄적 접근법을 취해야 하며, 전반적인 배터리 테스트 회로의 풋 프린트는 줄이면서 채널 수는 늘릴 수 있도록 시스템 차원의 이해도를 갖추어야 한다.

그러면서도 배터리 활성화 및 테스트 측정의 속도를 떨어트리지 않고 안정성, 신뢰성 요건을 충족해야 한다.

쉽지 않은 일이다. 프런트엔드에서는 배터리 충전 회로를 구동하기 위한 전원장치를 엄밀하게 제어해야 하고, 셀의 과충전이나 저충전을 방지하기 위해 전원 사이클링 동안 사용되는 전류와 전압 프로파일도 모니터링해야 하기 때문이다.

이렇게 해야 테스트 시에 안전성을 달성할 수 있으며, 배터리 수명 증가와 최종 사용자의 유지 비용 감소를 이룰 수 있다.

ADI는 정교한 부품과 빌딩 블록을 제공하는 것에 그치지 않고 시스템 차원의 전문적인 이해를 바탕으로 통합적인 솔루션을 제공한다. 배터리 제조사들이 시스템 아키텍처를 손쉽게 도입할 수 있도록 다양한 레퍼런스 디자인도 제공한다.

배터리 제조사는 활성화 및 테스트 시스템을 완전히 처음부터 개발해야 할 때보다 3~4배 더 빨리 시스템을 개발할 수 있다.

이뿐만이 아니다. 배터리 활성화와 셀 충·방전 테스트 시에 시스템 차원에서 더 높은 정밀도를 제공하여 여러 셀에 걸쳐서 에너지를 재사용하는 전원 아키텍처 구현이 가능하다.

이를 통해 제조사들은 전에는 불가능했던 생산 효율을 달성하고, 생산율을 늘리고 폐기율은 줄인, 비용 효율적인 배터리 생산이 가능하다.



이 기사는 한국 아나로그디바이스의 ‘전기차의 경쟁력을 좌우하는 고정밀 배터리 활성화 및 테스트(Precision battery formation and testing: Game-changer for EVs)’란 제목의 기고문을 정리한 것입니다.