웨어러블 시대, 부품열전 ①배터리

[양태훈기자] 국내 배터리 전문기업인 LG화학과 삼성SDI는 웨어러블 시장의 급성장에 맞춰 차세대 배터리에 대한 연구·개발(R&D)에 집중하고 있다. 배터리 사용시간 개선 및 다양한 폼팩터에 대한 수요도 덩달아 늘고 있기 때문이다.

LG화학은 자사 특허 기술인 '스택 앤 폴딩(적층)' 방식의 장점을 활용, 다양한 형태의 제품에 적용할 수 있는 '프리 폼 배터리'로 승부를 걸고 있다.

삼성SDI 역시 자사의 독자 기술인 '초소형 배터리 셀 적층' 및 'V 벤딩' 기술을 활용, 여러 형태 변화에 적합하고 기존보다 에너지밀도를 높일 수 있는 제품으로 시장을 공략한다는 전략이다.

◆ LG화학, '스택 앤 폴딩 기술' 활용 '프리 폼 배터리' 주력

LG 화학은 혁신 제품과 신시장 개척을 통해 오는 2018년 소형전지 분야 세계 1위를 목표로 하고 있다.

최근에는 세계 처음으로 육각형 모양의 '헥사곤 배터리' 개발에도 성공 했다. 연말부터 본격적인 양산에 돌입, 프리 폼 배터리로 향후 3년내 소형전지 부문에서 경쟁사를 뛰어넘는 성과를 달성하겠다는 포부다.

지난 2013년부터 '스탭 배터리(Step Battery)', '커브 배터리(Curve Battery)', '와이어 배터리(Wire Battery)' 등 프리 폼 배터리에 대한 기술개발 역량을 꾸준히 쌓아온 만큼 웨어러블 시장 경쟁력은 충분하다는 평가다.

LG화학은 이미 프리 폼 배터리와 관련 10여개 주요 글로벌 IT업체와 공급 계약을 체결, 연내 해당 업체가 출시하는 원형 스마트워치에 헥사곤 배터리를 공급할 계획이다.

프리 폼 배터리는 핵심 소재인 양극재, 분리막, 음극재 등을 계단처럼 쌓아 접은 뒤, 전해질을 주입하는 방식(스택 앤 폴딩)으로, 'L자형'부터 'ㅁ자형' 등 다양한 디자인을 구현할 수 있다. 물리적인 형태변화에 민감한 리튬 이온 배터리의 단점을 보완한 것.

가령 헥사곤 배터리의 경우, 여러 개의 배터리를 쌓은 뒤 측면을 자르는 방식으로 배터리 디자인을 구현하면 원형의 디자인을 채택한 스마트워치에 적용할 수 있다. 이 경우 기존 직사각형 및 정사각형 모양의 배터리보다 배터리 용량은 약 25% 이상, 최대 4시간 더 사용할 수 있다.

LG화학 측은 "스택 앤 폴딩 방식은 디자인 자유도와 에너지 밀도, 안정성 등에서 경쟁 업체의 와인딩 방식 보다 더 우수한 성능을 확보할 수 있다"고 강조했다.

이어 "기존 글로벌 스마트워치 시장에서 원형 디자인 비중이 90% 이상으로 절대적인 비중을 차지하고 있다"며 "올해부터 글로벌 IT 업체들이 원형 디스플레이를 적용한 스마트워치 제품을 본격적으로 출시할 것으로 예상된다"며 기대를 보였다.

◆삼성SDI '핀 배터리'스마트글래스 공략…플렉서블도 박차

삼성SDI는 지난 2013년부터 삼성전자 스마트워치 '갤럭시기어'를 비롯해 '기어2', 기어2 네오', '기어 핏', '기어 라이브', '기어S' 등 총 6종의 기어 시리즈에 배터리를 공급, 웨어러블 시장에서 두각을 보여왔다.

실제로 시장조사업체 IDC에 따르면 올해 1분기 세계 웨어러블 기기 출하량은 1천140만대로, 이중 삼성전자 출하량은 총 60만대로 시장 점유율 4위를 기록했다.

삼성SDI 역시 배터리 분야 세계 1위로 웨어러블 시대 시장을 선도하겠다는 목표다.

이와관련 최소 20mm부터 최대 30mm 길이까지 다양한 사이즈에 대응할 수 있도록, 전지 구조에 대한 특허 및 요소기술 확보에 박차를 가하고 있다.

특히 연내 알약 크기의 초소형 핀(Pin) 배터리 양산을 통해 시장 경쟁력을 더욱 강화할 계획이다.

핀 배터리는 일반 노트북용 원통형 전지보다 약 '80분의 1' 가량 작은 초소형 배터리다. 이를 앞세워 스마트워치 외 스마트글래스 등 새로운 웨어러블 기기까지 입지를 확대하겠다는 전략이다.

삼성SDI는 지난해에는 '초소형 배터리 셀 적층' 및 'V 벤딩' 방식을 통해 경쟁사 대비 배터리 용량 확보에 유리한 커브드 배터리 개발에도 성공한 바 있다.

이 초소형 배터리 셀 적층 기술은 경쟁사의 스택 앤 폴딩 방식처럼 양극재와 분리막 음극재를 계단처럼 쌓는 것은 비슷하지만, 에너지 밀도를 높이는 V 벤딩 기술이 추가돼 동일한 폼팩터에서 경쟁사 대비 용량확보에 유리한 것으로 알려졌다.

실제 삼성SDI는 지난해 기존 스마트밴드에 탑재되는 배터리 대비 최대 5배 이상 용량이 큰 '210밀리암페어(mAh)의 커브드 배터리를 삼성전자의 기어 핏에 적용한 바 있으며, 500mAh 이상 용량확대가 가능하다고 밝힌 바 있다.

이르면 내년에는 사용자가 마음대로 구부릴 수 있는 플렉서블 배터리를 양산, 경쟁사와의 기술격차를 더욱 벌린다는 전략이다.