대형 원통형 배터리 혁신과 시장 동향: 4680에서 4695로 확장된 전기차 배터리 경쟁

4680 배터리 개발 배경과 생산 현황

테슬라는 4680 원통형 배터리를 통해 에너지 밀도 향상과 제조 원가 절감을 동시에 추진해 왔습니다. 2023년 연간 생산 목표였던 100GWh는 달성되지 못했으나, 약 10GWh 규모로 생산 기반을 갖추었습니다. 2025년 5월까지 누적 생산량은 약 3.6GWh로, 월평균 0.7GWh 생산 페이스를 유지하고 있습니다. 사이버트럭 판매 부진과 공장 가동률 미달로 추가 설비 투자는 보류된 상태입니다.

LG에너지솔루션은 4680 배터리를 테슬라에 공급하기 위해 오창과 애리조나 공장에 8GWh급 생산 라인을 구축했으나, 최근 수주 취소 통보를 받았습니다. 반면 리비안과는 원통형 배터리 공급 계약을 체결하며 고객사 다변화를 모색 중입니다. 삼성SDI는 BMW와 4680 셀 공급 협의를 진행 중이며, 2028년부터 유럽 현지 생산을 계획하고 있습니다.

 

BMW의 4695 배터리 도입과 성능 비교

BMW는 테슬라의 4680보다 길이를 15mm 연장한 4695 배터리를 젠6 플랫폼에 적용하여 이론상 약 18.7% 용량을 확대했습니다. 분해 분석 결과, 테슬라 4680 셀은 26Ah인 반면 BMW 4695 셀은 32Ah로 실용량 기준 약 23% 향상을 보였습니다. 이는 셀 길이 연장 효과(18.7%)를 뛰어넘는 성과로, 고니켈·실리콘 음극 적용과 내부 구조 최적화 덕분으로 풀이됩니다.

패키지 수준에서는 스네이크 방식 열관리 플레이트를 셀 양면에 배치해 냉각 효율을 극대화했습니다. 테슬라 4680 팩은 한쪽 면만 냉각 구조로 비용 절감을 우선시하는 반면, BMW는 800V 고전압 시스템과 양면 냉각 설계로 고출력 전기차 성능을 지원합니다.

 

생산 속도와 수율 경쟁: 파이롯트에서 매스 프로덕션으로

삼성SDI 천안 파일럿 라인의 생산 속도는 약 20ppm이며, 헝가리 양산 라인은 150ppm 이상을 목표로 합니다. LG에너지솔루션은 일부 라인에서 200ppm까지 달성한 상태입니다. 기존 2170 셀 양산 속도(500ppm)에 비해 낮지만, 대량 생산 경험 축적으로 속도와 수율이 빠르게 개선될 전망입니다.

테슬라 4680도 초기 낮은 ppm을 보였으나 완전 가동 시 150~200ppm 수준까지 도달할 것으로 예상됩니다. 라인 확장과 기술 노하우 확보가 관건이며, 투자 대비 수율·단가 개선 속도가 경쟁력의 핵심입니다.

 

 

전고체·건식 전극 기술 과제와 미래 전망

4680 상용화를 가로막는 핵심 과제는 건식 전극 기술입니다. 코팅·건조 공정 간소화로 공장 면적과 에너지 사용량을 크게 줄일 수 있어 전고체 배터리 전 단계로 주목받지만, 균일도·접촉 저항·수율 안정화 난제를 해결해야 합니다.

테슬라는 건식 전극 개발과 함께 LFP(리튬인산철) 배터리 내재화에도 집중하고 있습니다. 2024년 30GWh, 2025년 50GWh 규모 LFP 모듈을 생산해 전기차·ESS에 공급할 계획이며, 4680 비중은 점진 조정될 전망입니다.

삼성SDI·LG에너지솔루션의 경쟁력과 시장 전략

삼성SDI는 BMW 공급 계약을 기반으로 4680 기술력을 검증받아 유럽 시장 진출 교두보를 마련했습니다. 2028년 헝가리 공장 가동을 목표로 투자 중이며, 향후 볼보·다임러 등과 협업 가능성도 열려 있습니다. 4695·4680 규격 모두 대응 가능한 유연한 생산 체계가 강점입니다.

LG에너지솔루션은 테슬라 수주 취소에도 불구하고 미국·유럽 공장에서 4680 양산 역량을 강화하고 있습니다. 리비안·포드 등 신규 고객 확보를 통해 원통형 시장 점유율을 확대하며, 장기적으로 양·각형 배터리 라인업을 동시에 운영해 수급 리스크를 분산할 계획입니다.

 

 

테슬라의 전략 조정과 시장 관전 포인트

테슬라는 전기차 판매 확대와 로보택시 개발을 우선시하며 4680 확대 속도를 조절 중입니다. 사이버트럭·로봇택시용 배터리 수요가 명확해지면 4680 설비 확대에 속도를 낼 가능성이 있으며, 베를린·오스틴 공장의 라인 추가 여부가 관전 포인트입니다.

또한 LFP 모듈 공급 확대가 배터리 포트폴리오 다각화의 핵심 전략으로 자리 잡으며, 국가별 수요에 맞춘 배터리 믹스 최적화가 진행될 전망입니다.

 

 

결론 및 시사점

원통형 46시리즈 배터리는 테슬라 혁신을 출발점으로 다양한 완성차·배터리 제조사가 후속 모델을 선보이며 경쟁이 심화되고 있습니다. BMW 4695 셀은 실용 용량을 약 23% 높였고, 삼성SDI·LG에너지솔루션은 글로벌 생산·수주 다변화로 대응하고 있습니다. 향후 승부는 생산 속도(ppm), 수율, 단가, 핵심 기술 과제(건식 전극·전고체) 해결 여부에 달려 있습니다. 전기차·ESS·로보틱스 등 용도별 수요에 맞춘 배터리 믹스 최적화와 전고체 전환 시점 결정이 시장 판도를 좌우할 것입니다.