LG에너지솔루션, 북미 셀투팩(Cell-to-Pack) 및 LFP 생산으로 배터리 혁신 선도
Dan Carney, Senior Editor. April 23, 2025
LG 에너지 솔루션은 셀-팩 설계, 북미 지역의 LFP 생산, 대형 셀 포맷의 제조 과제 등 배터리 기술의 발전에 대해 논의합니다.
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LG에너지솔루션, 북미 셀투팩(Cell-to-Pack) 및 LFP 생산으로 배터리 혁신 선도
Dan Carney, Senior Editor. April 23, 2025
LG 에너지 솔루션은 셀-팩 설계, 북미 지역의 LFP 생산, 대형 셀 포맷의 제조 과제 등 배터리 기술의 발전에 대해 논의합니다.
* LGES는 배터리 팩의 전체 폭을 늘려 복잡성을 줄이는 방향으로 파우치 셀을 발전시키고자 합니다.
* 이 회사는 미국 및 글로벌 시장에서 CATL과 경쟁할 수 있는 입지를 갖추고 있습니다.
한국의 LG 에너지 솔루션은 미국에 대규모 시설을 갖추고 있으며, 미국 내 시설과 공장을 통해 국내 전기차 조립 공장에 전기 자동차를 공급하고 있습니다. 디자인 뉴스는 LG 에너지 솔루션의 최고전략책임자(CSO)이자 북미 지역 총괄인 밥 리와 LG 에너지 솔루션의 전기차 배터리 기술 개발 전망에 대해 이야기를 나누었습니다.
현재 가장 중요한 리튬 이온 전지 화학은 무엇이라고 생각하시나요?
Bob Lee:
현재 시장에 출시된 두 가지 주요 화학 물질은 니켈-망간-코발트(NMC)와 리튬-인산철(LFP)입니다. 니켈-망간-코발트 화학 물질은 일반적으로 에너지 밀도가 더 높습니다. 자동차 산업이 발전하기 시작했을 당시 유럽과 북미의 많은 업체들이 니켈-망간-코발트 NMC 화학 물질을 사용했던 것은 에너지 밀도가 높기 때문이라고 생각합니다.
자동차는 가벼워야 합니다. 들고 다녀야 하니까 가벼워야 하니까요. 바로 그 부분에서 강도가 중요했습니다. LFP의 강점은 바로 재료입니다. 바로 거기에 있는 인산철이 니켈 망간 코발트보다 저렴합니다. 재료 자체도 훨씬 저렴하죠.
동일한 에너지 밀도를 얻으려면 훨씬 더 넓은 공간과 무게가 필요하지만, 더 저렴한 솔루션을 얻을 수 있습니다. 바로 이것이 우리가 해결하고자 하는 상충 관계입니다. 예를 들어, 에너지 저장 솔루션처럼 고정된 위치에 설치해야 하는 경우, LFP(Low Power Supply)가 좋은 솔루션입니다. 이동할 필요가 없으니까요. 무거운 배터리만 있어도 괜찮습니다. 게다가 비용도 더 저렴합니다. LFP를 통해 이러한 유형의 애플리케이션에 집중할 것입니다.
사실, 작년에도 발표했듯이, 미국에서 LFP 셀을 생산할 예정이라고 최근에 발표했습니다. 다음 달이 아니라면 6월쯤, 올해 상반기에 시작할 예정입니다. 북미에서 LFP 제품을 생산하는 최초의 회사가 될 것입니다. 정말 기대됩니다.
셀-팩 배터리의 밀도가 높아지면 LFP가 더 경쟁력을 가질 수 있을까?
Bob Lee:
LFP뿐만 아니라 니켈 망간 코발트 파우치 셀에 대해서도 셀-투-팩(cell-to-pack) 방식을 적용하고 있습니다. 파우치 셀-투-팩 방식을 사용하는 배터리 OEM은 저희가 유일하다고 생각합니다. 셀-투-팩 방식이라고 하면 흔히 프리즘 셀-투-팩 방식을 떠올리기 때문입니다.
귀하의 LFP 형식은 무엇입니까?
Bob Lee:
처음에는 파우치형으로 하고 있습니다. 프리즘형도 연구 중이지만, 네, 팩 단위의 에너지 밀도를 훨씬 더 높일 방법을 모색하고 있습니다. 아시다시피, 저는 15년 전에 이 업계에 종사했었는데, 지난 15년 동안 냉각 기술이 많이 변했다고 생각합니다. 15년 전에는 대부분의 BEV가 공랭식이었습니다.
실제로 셀 사이의 공기가 원인이었습니다. 지금은 훨씬 더 밀도가 높아져서 액체 냉각이 필요합니다. 대부분의 BEV는 액체 냉각 방식을 채택하고 훨씬 더 효율적으로 포장됩니다. 저희는 이 부분을 최적화하는 데 매우 관심이 많습니다. 파우치 셀은 더 부드러운 형태이기 때문에, 이를 모듈 형태로 만들고 다시 팩 형태로 만드는 데 익숙해져 왔습니다. 이제는 이 부분을 최적화하고, 셀 수준에서 어떤 특성을 부여할 수 있을지, 즉 모듈에서 물리적 구조를 유지하기 위해 이러한 요소들이 필요하지 않도록 하는 방법을 연구하고 있습니다.
이전에는 전혀 생각하지 못했던 것은 아니지만, 최적화와 정밀한 개선, 부품 수 감소, 무게 감량을 진행하는 단계에 도달했다고 생각합니다. 또한, 셀 자체의 강성을 개선하는 작업도 진행 중입니다. 셀-팩(cell-to-pack)을 위해서는 이러한 요소들이 모두 결합되어야 합니다.
LG Energy Solution Arizona
개별 팩을 제거하는 셀-섀시 연결은 어떨까요?
Bob Lee:
정말 멋진 컨셉이네요. 아마 좀 더 먼 미래일 수도 있겠네요. 하지만 물론입니다. 엔지니어들과 단일 셀에 대한 브레인스토밍을 해 봤습니다. 두께가 7.5cm 정도 되는 거대한 파우치 셀을 상상해 보세요. 그걸 안정적으로 생산할 수 있다면 엄청나게 효율적일 겁니다. 그러니까 한계를 뛰어넘는 거죠.
브레인스토밍 단계이고, 아직은 그 정도 규모로 실험하고 있지는 않습니다. 차량 너비만큼 넓은 셀을 개발하고 있습니다. 아직 개발 단계에 있습니다. 파우치 셀은 훨씬 더 커졌습니다. 현재 생산 중인 셀은 차량 너비의 절반 정도 크기입니다. 포장 시 두 줄로 배열된 셀을 사용할 수 있도록 말이죠.
여전히 꽤 효율적이지만, 딱 중간쯤에는 커넥터가 있습니다. 단일 셀로 구현할 수 있다면 당연히 효율성도 높아집니다. 따라서 저희는 두 개의 반쪽 셀이 아닌 하나의 전체 폭 셀을 만드는 과제를 해결하기 위해 일관된 방식으로 더 큰 셀을 만드는 데 한계를 두고 있습니다.
Meet our automated equipment for next-generation battery R&D
제조상의 문제인가요?
Bob Lee:
물론입니다. 배터리의 경우, 100%든 99%든 제조에 집중되어 있습니다. 고체 전지에 대해 이야기할 때, 코인 셀을 만들 수 있다면 대학 박사 학위 소지자라면 누구나 할 수 있습니다. 대량 생산이 가능하고, 일관된 방식으로, 높은 수율을 달성하는 것이 핵심입니다. 바로 이것이 핵심입니다.
사람들이 "저희가 이걸 만들었어요."라고 말해도, 그렇게 큰 효과를 내지는 못해요. 대규모로 만드는 게 아니니까요. 무엇보다 코팅이 중요해요. 아주 넓은 면적에 아주 얇게, 그리고 일관되게 코팅해야 하니까요. 쉬운 일이 아니죠.
그리고 다시 쌓고 조립하는 경우, 매우 큰 포맷으로 작업하고 균등하게 쌓아야 할 때, 큰 셀을 쌓는 것과 작은 셀을 쌓는 것은 더 많이 기울어지고 흔들리고 꼬이게 되는데, 이러한 것도 작업해야 할 사항입니다.
저는 또한 셀이 그렇게 넓으면 냉각과 성능 측면에서 몇 가지 특성이 있다고 생각합니다. 셀의 어떤 영역은 더 뜨거워지고 더 빨리 저하 될 수 있고, 이러한 부분도 개선해야 합니다.
엔지니어들에게 이런 질문을 던졌습니다. "왜 셀 하나만 쓰지 않나요?" 얇은 전극 층을 넓은 표면에 코팅하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 바로 이것이 핵심입니다. 고속으로, 그리고 고수율로 작업할 수 있는 회사 말입니다. 바로 이 부분이 LG에너지솔루션이 돋보이는 부분이라고 생각합니다. 그리고 아시다시피, 저희는 다른 회사들보다 경험이 조금 더 풍부합니다.
[Meet Our Employees] A Day in the Life of LG Energy Solution QA Senior Engineer
그러면 그 지역의 사람들은 어떻게 중국과 경쟁하고 있나요?
Bob Lee:
저희는 가치 사슬 전체에서 CATL과 경쟁하고 있습니다. 중국 외 지역에서는 대체로 저희가 우위를 점하고 있습니다. 미국에서도, 유럽에서도 승리했습니다. CATL은 중국에서 막대한 시장 보호와 보조금을 받고 있습니다. 파나소닉, 삼성, SK, LG 등 다른 업체들은 중국 시장이 매우 잘 보호되어 있기 때문에 저희 중 어느 업체도 중국에서 배터리를 판매하지 않습니다. NMC 케미스트리는 글로벌 리더라고 생각합니다.
배터리 제조 전문성은 물론 핵심 부품, 양극재, 분리막, 전해액, 동박 등의 공급망을 갖추고 있습니다. 장비 업체들과 협력하여 저희의 성능 특성을 최대한 보장하는 매우 잘 발달된 공급망을 구축했습니다.
[LGES]에서 실제로 셀을 제조하는 장비 회사들과 많은 협력을 해왔습니다. 많은 장비 회사들이 저희와 협력하고 있으며, 저희는 사양과 특성 등에 대해 끊임없이 이의를 제기하고 있습니다. 저희는 경쟁 우위를 확보하기 위해 가치 사슬 전반을 아우르며 협력하고 있다고 생각합니다.
코팅 속도 같은 항목도 벤치마킹합니다. "분당 미터", "코팅 속도와 수율은 어떻게 되나요?"와 같은 질문들이죠. 이러한 질문들은 다소 기밀사항이지만, 제조 경쟁력과 운영 경쟁력을 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 저희는 이러한 정보를 철저히 벤치마킹합니다. 따라서 이러한 경쟁력을 매우 중요하게 생각합니다.
About the Author
Dan Carney
Senior Editor, Design News
Writing Since 2019 | United States of America
댄은 30년 넘게 자동차 산업을 취재해 왔으며, 전 세계의 경주장 , 자동차 엔지니어링 센터, 차량 시뮬레이터 , 풍동, 충돌 시험실 등 을 방문했습니다 .
북미 올해의 자동차, 트럭, 유틸리티 심사위 원인 댄은 Popular Science 잡지 에 자동차 리뷰를 기고하고 , 올해의 국제 엔진 심사위원으로 활동하며, 대학 포뮬러 SAE 대회 심사위원을 맡았습니다.
댄은 자동차 기사 부문에서 국제 모터 프레스 협회의 켄 퍼디 상을 수상했고 , 잡지 기사 부문 에서 전국 모터스포츠 프레스 협회 상을 수상했으며, 워싱턴 자동차 프레스 협회의 골든 퀼 상을 수상했습니다 .
그는 1991년부터 미국 스포츠카 클럽 (SCC) 레이싱 라이선스를 보유하고 있으며 , SCCA 내셔널 레이스 우승자이자 포뮬러 F 에서 두 차례 SCCA 런오프에 출전했으며 , 올드 도미니언 지역 올해의 드라이버 상을 수상했습니다.
포드 포커스 1.0리터 에코부스트를 공동 운전하여 프랑스 모르트퐁텐의 CERAM 테스트 서킷에서 1km 미만부터 4,104km 이상에 이르는 구간에서 국제자동차연맹(FIA) 공인 세계 속도 기록 16개를 달성했습니다.
그는 또한 미국 자동차 엔지니어 협회의 Automotive Engineering International 잡지에 오랫동안 기고해 왔습니다.
그는 특히 모터스포츠, 효율성, 안전 분야의 기술 발전을 분석하는 전문가입니다.
그는 The New York Times , NBC News , Motor Trend , Popular Mechanics , The Washington Post , Hagerty , AutoTrader.com , Maxim , RaceCar Engineering , AutoWeek , Virginia Living 등 여러 매체 에 기고했습니다 .
2019 Porsche 911 GT3 RS
댄은 혼다 S2000 과 다지 바이퍼 스포츠카 에 관한 책을 저술했으며 , 소비자 금융 서적 Fight For Your Money 에 자동차 관련 내용을 기고했습니다 .
그는 워싱턴 자동차 언론 협회 의 회원이자 과거 회장이었고 자동차 엔지니어 협회 의 회원이기도 합니다 .
선진상사는
사업장 비배출 시설계 폐기물 관련 허가업체로서
ESS 배터리 매입, ESS 배터리 수거, ESS 배터리 장비를 철거합니다.
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