"내재화 vs 다원화 투트랙"… 테슬라 배터리, 누가 만들고 어디서 생산하나

세계 최대 전기차 선도기업 테슬라(Tesla)는 핵심 부품인 배터리의 공급망 주도권을 쥐기 위해 자체 개발·생산하는 '내재화' 전략과 한국·일본·중국 주요 배터리 제조사들로부터 조달하는 '공급망 다원화' 투트랙 체제를 병행하고 있다.

2003년 설립된 테슬라는 2008년 첫 전기차인 '로드스터(Roadster)' 출시 당시 기성 상용 리튬이온 셀을 조달해 배터리 팩을 구성했다. 이후 14년 만인 2022년, 지름 46mm·높이 80mm 규격의 자체 설계 '4680 원통형 배터리 셀'을 탑재한 차량을 처음 인도하며 배터리 자립의 전환점을 마련했다.

그러나 급증하는 글로벌 전기차와 에너지저장장치(ESS) 수요를 감당하기 위해 테슬라는 여전히 한·중·일 핵심 배터리 파트너사들의 글로벌 생산거점에 깊이 의존하고 있다.

11월 15일(현지시각) 미국 IT·모빌리티 전문 매체 BGR 보도를 바탕으로 테슬라의 자체 배터리 생산거점과 글로벌 외부 공급망 지도를 정리했다.
테슬라 자체 생산: 텍사스 '4680 셀'·네바다 'LFP'·프리몬트 'R&D 허브'

테슬라는 미국 내 세 곳의 핵심 생산·연구 거점을 축으로 배터리 자체 제조 역량을 키우고 있다.

우선 오스틴에 위치한 텍사스 기가팩토리 는 테슬라 자체 4680 원통형 배터리 셀의 핵심 양산기지 역할을 수행한다. 이곳에서 생산된 4680 셀은 중형 전기 SUV 모델 Y(Model Y) 일부 트림과 전기 픽업트럭 사이버트럭(Cybertruck)에 탑재되며, 테슬라는 지난 2024년 9월 전 공장 누적 기준 1억 번째 4680 배터리 셀 생산을 돌파했다고 발표한 바 있다.

이와 함께 네바다 기가팩토리에서는 기존 파나소닉과의 합작 라인 운영에 더해 테슬라 자체 리튬인산철(LFP) 배터리 셀 생산 라인을 대폭 확장하고 있다. 네바다 공장에서 생산되는 LFP 셀은 주로 대용량 에너지저장장치인 '메가팩(Megapack)'과 가정용 '파워월(Powerwall)' 등 에너지 스토리지 제품군에 투입된다. 또한, 캘리포니아 프리몬트에 자리한 '카토(Kato) 로드' 공장은 차세대 배터리 소재 및 공정 연구개발(R&D)과 초기 파일럿 셀 시생산을 전담하는 기술 전초기지로 가동되고 있다.

한·중·일 외부 파트너십: 파나소닉·LG에너지솔루션·CATL 삼각 축
테슬라가 자체 셀 생산 비중을 늘리고 있음에도, 글로벌 완성차 출하량의 대다수를 뒷받침하는 것은 한국·일본·중국 배터리 3강의 생산 라인이다.

한국의 LG에너지솔루션 은 중국 난징(南京) 공장에서 생산한 2170 원통형 배터리 셀을 모델 3와 모델 Y 주력 트림에 대량 공급하고 있으며, 나아가 협력 범위를 에너지 저장 분야로 넓혀 오는 2027년부터 미국 미시간 공장에서 테슬라 메가팩용 LFP 배터리 셀을 양산해 공급하는 대형 계약을 체결했다.

창업 초기부터 테슬라와 함께해 온 최장수 파트너인 일본 파나소닉(Panasonic)은 미국 내 생산거점에서 북미 주력 차종용 2170 원통형 셀을 제조하고, 일본 공장에서 생산한 18650 원통형 셀을 플래그십 모델인 모델 S와 모델 X용으로 공급해 왔다.

세계 1위 배터리 제조사인 중국 CATL 역시 모델 3 및 모델 Y 보급형 트림에 탑재되는 LFP 배터리 셀의 핵심 공급사로서 지위를 굳건히 하고 있다. 한때 글로벌 전기차 최대 경쟁사인 중국 BYD 역시 테슬라 독일 베를린 기가팩토리에서 생산되는 모델 Y용으로 LFP 셀을 공급했으나, 현재 양사 간 추가 공급 계약 유지 여부는 불확실한 상태다.

게임체인저 노리는 '4680·건식 전극'… 원가 절감 잠재력 vs 양산 수율 과제

테슬라가 막대한 자본을 쏟아부어 4680 배터리 개발에 매달리는 이유는 '제조 원가 혁신'과 '차량 구조 통합'에 있다.

4680 셀은 기존 주력인 2170 셀(지름 21mm·높이 70mm)보다 크기가 훨씬 커서 동일한 용량의 배터리 팩을 구성할 때 들어가는 개별 셀 개수를 획기적으로 줄일 수 있다. 셀 수 감소는 곧 용접 부위와 부품 수 축소, 조립 공정 단순화로 직결된다.

여기에 배터리를 단순 탑재 부품이 아닌 차체 프레임의 일부로 결합하는 '구조용 배터리 팩(Structural Battery Pack)' 설계를 적용해 부품 수를 줄이고 차량 전반의 강성을 높이는 혁신을 꾀하고 있다.

공정 측면에서는 전극 활물질을 용매에 녹여 바른 뒤 고온 오븐에서 말리는 기존 습식 공정을 대체하는 '건식 전극(Dry Electrode) 제조 공정'을 도입했다. 거대한 건조 설비와 막대한 에너지 소비 단계를 생략함으로써 배터리 생산 단가와 에너지 집약도를 크게 낮출 수 있는 기술이다.

다만 건식 공정의 대량 양산 과정에서 균일한 전극 품질을 유지하면서 원가 경쟁력을 확보하는 수율 안정화 작업은 여전히 테슬라가 해결해야 할 핵심 과제로 남아 있다.

BGR은 "양산 확대 과정의 기술적 난관에도 불구하고, 자체 4680 셀 설계는 테슬라가 외부 공급사에 대한 의존도를 낮추고 차세대 차량 아키텍처에 최적화된 배터리 팩을 구현해 궁극적으로 더 저렴한 대중형 전기차를 선보이는 핵심 동력이 될 것"이라고 평가했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com