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현대차그룹은 약 20년간 축적한 전동화 기술을 바탕으로 차량에 최적화된 배터리를 직접 연구개발하고 있다. 배터리 셀부터 BMS, 안전 기술, 셀투팩·셀투비히클 등 차세대 패키징까지 전 영역의 기술 경쟁력을 강화하고 있다. 또한 고성능 배터리와 전고체 배터리 등 차세대 기술을 연구하며 더 멀리, 빠르고 안전하게 이동할 수 있는 미래를 준비하고 있다. 배터리 기술의 내재화와 혁신을 통해 지속 가능한 미래 모빌리티를 구현하는 것이 현대차그룹의 목표다.
현대자동차그룹이 배터리 연구개발 철학과 비전을 담은 영상 <비욘드 이노베이션(Beyond Innovation)>을 공개했다. ‘혁신은 어디에서 시작되는가’라는 질문으로 문을 여는 이 영상은 전기차 시대의 핵심 기술인 배터리를 중심으로, 현대차그룹이 직접 배터리를 연구개발하는 이유와 미래 모빌리티를 향한 기술 비전을 보여준다.
전동화 시대가 본격화되며 배터리는 이제 자동차의 핵심 부품이라고 해도 과언이 아니다. 주행 가능 거리와 충전 속도부터 출력과 효율, 안전성은 물론, 실내 공간에도 영향을 미치는 배터리의 성능과 설계는 전기차의 상품성을 결정하는 다양한 요소와 맞닿아 있다. 전기차의 대중화로 배터리 역시 더 높은 성능과 안전성, 경제성을 동시에 요구받고 있으며, 차량의 용도와 특성에 따라 필요한 배터리의 모습도 다양해지고 있다.
오랜 기간 전동화 기술을 축적해 온 현대자동차그룹이 최근 공개한 배터리 기술 비전 영상은 이러한 산업의 변화에 대응해 그룹이 어떤 방향으로 배터리 기술을 연구하고 있는지 소개한다. 영상은 현대차그룹의 전동화 여정을 되짚는 것으로 시작해 차량에 최적화된 배터리 개발과 안전 기술, 차세대 배터리 연구까지 이어지며 앞으로의 기술 개발 방향성을 담아낸다. 현대차그룹이 그리는 배터리 기술의 미래는 어떤 모습일까? 영상에 담긴 핵심 내용을 하나씩 살펴봤다.
현대차그룹의 배터리 개발 역사를 되돌아보다
현대차그룹의 배터리 기술 개발 역사는 약 20년 전으로 거슬러 올라간다. 지난 2004년, 남양기술연구소에 ‘하이브리드개발실’을 신설하며 전동화 기술 개발에 속도를 낸 현대차그룹은 2006년, 니켈 수소(Ni-MH) 고전압 배터리를 장착한 현대차 베르나 하이브리드를 개발했다. 이는 현대차그룹이 독자 개발한 첫 하이브리드 모델로 관공서를 중심으로 보급됐으며, 이후 하이브리드 시스템 개발 경험의 중요한 밑거름이 됐다.
2009년에는 세계 최초로 하이브리드 차량에 리튬이온(Li-ion) 폴리머 배터리를 적용한 현대차 아반떼 LPi 하이브리드를 출시하며 혁신에 한 걸음 더 나아갔다. 현대차그룹은 모터와 배터리, 인버터, 제어기 등 하이브리드 시스템의 핵심 부품을 자체 설계하고 양산까지 이어가며 전동화 기술 내재화의 기반을 다졌다.
이를 발판으로 현대차그룹은 하이브리드에서 배터리 전기차로 전동화 영역을 넓혀갔다. 2011년에는 첫 양산 전기차인 현대차 블루온을 선보였고, 2021년에는 그룹 최초의 전기차 전용 플랫폼 E-GMP를 탑재한 현대차 아이오닉 5를 출시했다. 특히 E-GMP는 전동화 전용 플랫폼 시대를 본격화한 대표적인 아키텍처로 손꼽힌다. 800V 기반의 초급속 충전 기술과 V2L(Vehicle-to-Load) 같은 혁신적인 편의 기술을 일찍이 도입해 전동화 기술을 선도했다.
그리고 2023년, 현대차 싼타페 하이브리드에 자체 개발한 배터리 셀을 처음 적용하며 배터리 기술 역량을 한 단계 끌어올렸다. 현재 현대차그룹은 하이브리드와 배터리 전기차는 물론 플러그인 하이브리드(PHEV), 주행거리 연장형 전기차(EREV) 등 다양한 전동화 모델에 대응할 수 있는 배터리 개발 체계를 구축하고 있다. 특히 본격적으로 전동화 차량이 주목받기 이전, 하이브리드부터 전기차까지 다양한 전동화 파워트레인을 개발하며 축적한 경험은 배터리 설계와 관리, 차량 통합 기술을 고도화하는 기반으로 이어지고 있다.
현대차그룹이 배터리를 직접 개발하는 이유
현대차그룹은 배터리를 직접 연구하고 개발하는 이유에 대해 ‘전기차를 가장 잘 이해하고 있기 때문’이라고 설명한다. 이는 단순히 전기차를 오래 만들어 왔다는 뜻이 아니다. 차량의 성능과 구조, 주행 환경에 따라 배터리에 어떤 성능과 특성이 필요한지를 구체적으로 정의하고 최적화할 수 있는 역량을 갖추고 있다는 의미다. 내연기관차의 성능이 우수한 엔진과 변속기에서 비롯되듯이, 전기차의 경쟁력은 배터리에서 시작된다는 것이다.
현대차그룹이 전기차를 개발할 때 주행 가능 거리와 전비, 동력 성능, 충전 시간 등 목표 성능을 설정한 뒤 이에 맞춰 전기 모터와 인버터, 배터리 시스템의 요구 성능을 설계하는 것도 이러한 차량 중심의 접근에서 출발한다. 배터리는 단순히 구동을 위한 전력 공급원일 뿐만 아니라 다른 부품들과 긴밀히 연결돼 전기차의 성능과 상품성을 결정짓기 때문이다.
일반적으로 자동차 제조사는 전문 배터리 기업으로부터 배터리를 공급받는다. 이와 달리 현대차그룹은 차량에 필요한 배터리의 요건을 직접 설계하고 이를 실제 차량에 적용하기까지 개발 전 과정에서 협업하고 있다. 배터리 제조사와의 공동 개발 과정에서도 차량 개발 초기부터 배터리의 목표 성능과 요구 조건을 함께 정의하고 검증과 개선을 반복한다.
현대차그룹의 배터리 개발 전략은 여기서 한층 나아간다. 차량 중심의 배터리 개발 역량을 체계적으로 확보하기 위해 2022년 1월 배터리개발센터 설립이 대표적이다. 셀 단위부터 시스템에 이르는 전 분야 개발과, 배터리 매니지먼트 시스템(Battery Management System, 이하 BMS)의 하드웨어 및 소프트웨어, 배터리 안전성 연구까지 관련 분야를 아우르는 조직을 구축해 배터리를 차량의 개별 부품이 아닌 전기차 전체 성능을 좌우하는 핵심 기술로 개발하고 있다. 이 같은 연구개발 역량을 바탕으로 글로벌 전기차 시장에서 가장 앞선 전기차 제조사가 되겠다는 것이 현대차그룹의 목표다.
전체 전동화 라인업을 아우르는 배터리 개발 체계
차량 라인업 내 전동화 모델 비중이 늘어나고 다양한 크기와 용도에 따른 신차들의 등장으로, 단순한 성능 향상을 넘어 차종별 특성과 수요를 고려한 배터리 개발이 중요해지는 추세다. 전동화 차량 역시 주행 특성과 용도에 맞는 배터리를 적용해야 최적의 상품성을 구현할 수 있기 때문이다.
예를 들어 하이브리드 차량은 잦은 충방전을 반복하는 특성상 높은 출력과 내구성이 중요하다. 반면 버스 및 트럭 등의 상용 전기차는 긴 주행거리와 높은 운행 강도를 고려해 대용량 배터리와 안정적인 열관리 성능이 요구된다. 현대차그룹은 이처럼 차종마다 다른 주행 환경과 요구 조건을 바탕으로 차량에 최적화된 배터리 개발 전략을 수립하고 있다.
다양한 사양의 배터리 라인업 구축도 이와 같은 세그먼트별 배터리 최적화 전략의 일환이다. 현대차그룹은 출력과 용량이 높은 NCM(LiNiCoMnO₂, 니켈코발트망간) 셀부터 경제성 중심의 LFP(LiFePO4, 리튬인산철) 셀을 전기차 라인업에 적용하고 있다. 셀의 폼팩터 역시 파우치형과 각형을 함께 연구해 차량의 구조와 목적에 맞게 활용하고 있다.
특히 현대차그룹은 최근 짧은 구간을 반복 운행해 누적 주행 거리가 긴 도심형 상용 전기차나 퍼포먼스 중심의 전기차처럼 새로운 카테고리까지 전동화 영역을 확대함에 따라, 이와 같은 배터리 최적화 개발 체계를 꾸준히 강화하고 있다. 또한 글로벌 시장을 대상으로 차급과 지역별 요구에 대응하기 위해 양극재를 비롯한 소재, 배터리 폼팩터, 모듈과 팩 구성을 다양화하고 있다.
제조 기술 역량 강화를 위한 기반도 준비하고 있다. 2027년에는 경기도 안성시에 기가 스케일 규모의 배터리 제조 기술 연구 거점인 배터리 캠퍼스를 준공할 예정이다. 이곳에서 전극-조립-활성화 등 셀 제조 전 공정을 수행할 수 있는 첨단 설비를 갖추고 배터리 혁신 기술의 적용 가능성과 품질, 안전성을 하나의 테스트베드 안에서 유기적으로 반복 검증할 계획이다. 이를 통해 셀 설계 기술뿐 아니라 공정 기술 및 차량 시스템과 연계된 통합 제어 기술을 직접 확보하고, 소재-셀-모듈-팩-차량으로 이어지는 전 주기 관점에서 배터리 성능과 안전성을 종합 검증하는 연구개발 체계를 내재화한다는 방침이다.
현대차그룹은 셀 자체 성능을 높이는 데 그치지 않고 배터리 탑재 구조 혁신에도 힘쓰고 있다. 배터리를 효율적으로 탑재하고, 시스템 구조를 단순화하는 것 역시 전동화 차량의 상품성을 높이는 요소이기 때문이다. 현대차그룹이 최근 신규 차종에 적용 중인 셀투팩(Cell to Pack) 구조가 대표적인 패키징 신기술이다. 셀을 한 단위의 모듈로 구성한 뒤 팩에 탑재하는 셀투모듈(Cell to Module) 기술과 달리, 셀투팩 기술은 모듈 단계를 없애고 셀을 팩에 직접 통합해 부품 수와 구조를 단순화할 수 있다. 이를 통해 동일한 공간에 더 많은 배터리를 탑재해 에너지 집적도를 높일 수 있다.
나아가 셀투비히클(Cell to Vehicle), 즉 셀과 모듈, 팩을 구성하는 부품을 줄이고 배터리와 차량 구조의 통합 범위를 넓혀 동일한 공간에 더 많은 에너지를 담는 기술을 개발 중이다. 차세대 전기차 적용을 목표로 개발 중인 해당 기술은 셀 블록의 대형화와 부품 통합을 통해 배터리와 차체의 연결 구조를 최적화하고, 동일한 공간에서 에너지 밀도를 높이는 게 목표다.
전기차의 안전성을 완성하는 배터리 기술
배터리의 안전성을 강화하는 기술도 굉장히 중요하다. 현대차그룹이 최근 제네시스 GV90에 적용한 배터리 열전이 안전기술(Thermal Runaway Protection, TRP)은 배터리 자체의 안전성 강화를 위해 셀 간 열전이를 막는 기술이다. 이는 열이 효과적으로 방출되도록 설계된 배터리 시스템과 셀 사이마다 적용된 차단 구조를 통해 열이 인접한 셀로 확산되는 것을 억제한다.
현대차그룹은 앞으로 각형 배터리 셀 뿐만 아니라 파우치 셀 등 모든 폼팩터의 배터리에 안전 기술을 확대 적용하고, 나아가 다양한 솔루션 개발과 검증을 위한 테스트를 반복해 기술 신뢰성을 강화할 예정이다.
배터리 안전 설계에서 물리적 안전 설계를 소프트웨어 차원에서 보완하는 BMS의 역할도 빼놓을 수 없다. 현대차그룹은 시동이 꺼진 주차 상태에서도 BMS를 통해 주기적으로 배터리를 진단하고, 충전과 주행 중에는 실시간으로 셀 전압과 저항, 온도의 이상 징후를 감지해 충전 종료나 차속 제한 같은 안전 제어를 수행한다. 여기에 클라우드 통합 진단 기술을 확장해 미세한 위험 징후까지 조기 단계에서 발견하는 연구도 계속하고 있다. BMS가 이상 징후를 감지하면 원격 지원센터와 운전자에게 즉시 알리고, 필요한 경우 소방서에 직접 연락해 신속한 대응을 돕는 프로세스도 운영 중이다.
또한 2024년 8월, 현대차그룹은 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 국내 배터리 3사와 손잡고 ‘배터리 안전확보 TFT’를 구성해 안전 기술 강건화를 위한 협력 체계를 구축하는 등 전기차 화재 예방 강화와 시장 불안감 해소에 앞장서고 있다. TFT는 안전 특허 공유와 소방 기술, 배터리 여권, 설계 품질, 제조 품질 등의 과제에서 실질적인 안전성 개선 성과를 만들고 있으며, 2025년 8월에는 성과공유회와 함께 후속 협력을 위한 MOU를 체결했다.
더 멀리, 더 빠르게, 더 안전하게
현대차그룹은 현재의 배터리 기술을 고도화하는 데서 한 걸음 더 나아가, 더 먼 곳까지 빠르고 안전하게 이동할 수 있는 차세대 배터리도 연구 중이다. 배터리의 에너지 밀도를 높여 한 번의 충전으로 더 먼 거리를 주행하는 것은 물론, 출력을 높이고 충전 시간을 줄이는 등 전기차의 핵심 성능을 종합적으로 끌어올리는 것이 목표다.
이를 위해 현대차그룹은 자체 개발 배터리의 성능을 단계적으로 높여가고 있으며, 동시에 차량의 개발 콘셉트에 따라 에너지 밀도와 충전 시간을 유연하게 설계할 수 있는 기술을 확보하고 있다.
이와 같은 고성능 배터리 기술은 새로운 전동화 모델의 가능성도 넓힌다. 현대차그룹은 고성능 배터리와 전동화 기술을 활용해 전기차 수준의 출력과 주행감은 물론, 엔진을 발전 동력원으로 삼아 주행 가능 거리 확대 및 장거리 이동의 편의성까지 확보하겠다는 목표로 개발한 EREV를 내년 상반기 출시 예정이다.
현재의 리튬이온 배터리 성능을 높이는 동시에 배터리의 근본적인 구조를 바꾸기 위한 연구도 진행 중이다. 전해질을 액체에서 고체로 대체해 열 폭주로 인한 발화 위험을 크게 낮추는 전고체 배터리(Solid-State Battery)가 대표적인 기술이다. 셀 자체의 안전성을 획기적으로 높이면서 더 많은 에너지를 탑재할 수 있어 업계에서는 차세대 배터리로 손꼽히는 기술이다. 현대차그룹은 소재 개발에만 머무르지 않고 전극 제조와 셀 조립, 화성 및 평가 등 핵심 공정까지 함께 연구하며 차세대 배터리의 양산 가능성을 높이기 위한 기반을 마련하고 있다.
해당 연구를 실제 생산 기술로 연결하기 위한 준비도 진행되고 있다. 현대차그룹은 의왕연구소 내 차세대 배터리 연구동에서 배터리 소량 생산과 검증을 진행하고, 이를 통해 대량 제조 기술 역량까지 갖춰 나간다는 계획이다. 연구실에서 개발한 배터리를 실제 생산 기술로 발전시키는 과정까지 아우르며 차세대 배터리 기술의 완성도를 높여가기 위함이다. 이미 현대차그룹은 싼타페 하이브리드에 탑재하고 있는 NCM 배터리를 통해 자체 설계 양산 역량을 입증한 바 있다. 이는 설계 노하우의 표준화와 내재화 가능성을 보여주는 사례로, 차세대 배터리의 탄생을 뒷받침하는 근거가 되고 있다.
현대차그룹의 배터리 연구개발 방향은 명확하다. 차량의 용도에 따라 배터리의 성능과 형태를 달리하고, 셀과 시스템, BMS와 안전 기술까지 차량에 맞춰 최적화하는 한편 고성능 배터리와 전고체 배터리 같은 차세대 기술에도 꾸준히 도전하고 있다. 이러한 기술 개발은 더 높은 성능과 안전성, 효율성을 갖춘 전동화 모빌리티를 구현하고, 나아가 고객에게 보다 우수한 이동 경험을 제공하면서 지속 가능한 미래를 만들어가기 위한 기반으로 이어지고 있다.
과거 낯설게 느껴졌던 혁신이 오늘날 우리의 일상이 된 것처럼, 지금 소개하는 현대차그룹의 차세대 배터리 기술도 머지않아 우리의 삶과 이동 방식을 바꿔놓을 것이다. 더 멀리, 더 안전하게, 그리고 더욱 지속 가능한 방식으로 이동할 수 있는 미래를 향한 현대차그룹의 여정이 기대되는 이유다.
