[SMM 분석] NEV 배터리 팩 통합 기술의 진화: CTM에서 CTP, CTB/CTC로

최근 몇 년간, 신에너지차(NEV) 주행거리와 배터리 에너지 밀도의 공식 수치는 계속해서 경신되고 있다. 그러나 많은 사람이 이러한 향상이 전적으로 전기화학 시스템의 돌파구에서 비롯된 것이 아님을 깨닫지 못할 수 있다. 양극재, 음극재 및 전해질의 개량은 흔히 수년이 걸리기 때문이다. 보다 직접적 변화는 배터리 팩 내부의 구조적 수준에서 발생했다.

CTM, CTP, CTB, CTC는 배터리 통합 수준이 계속 높아지는 몇 가지 기술 경로를 대표한다. 그 공통 논리는 간단하다. 중간 계층을 줄여 배터리를 차체에 더욱 빽빽하게 “쑤셔 넣는” 것이다. 그러나 공간 활용도, 제조 비용 및 수리 가능성 간의 절충은 세대마다 다르다.

1. CTM (Cell to Module): 전통적인 “겹겹이 포장” 방식

신에너지차 개발 초기 단계에서 배터리 팩 조립은 비교적 보수적인 접근법을 따랐다. 배터리 셀을 먼저 모듈로 조립하고, 모듈을 배터리 팩으로 배열한 뒤, 마지막으로 배터리 팩을 차량 바닥 아래에 고정했다. 배터리 셀 → 모듈 → 배터리 팩 → 차체의 네 개 독립 계층이 형성되었다.

이 해결책의 장단점은 분명했다. 장점은 수리 편의성이었다. 결함이 있는 모듈을 전체 배터리 팩을 건드리지 않고 개별 교체할 수 있었다. 동시에 모듈 케이스가 셀에 추가 보호를 제공하여 구조 안전성이 상대적으로 성숙했다. 그러나 비용도 그만큼 직접적이었다. 모듈 케이스, 커넥터 및 냉각 파이프가 상당한 공간을 차지해 배터리 팩 내부 공간 활용률이 약 40%에 불과했다. 즉, 같은 부피라면 CTM 솔루션은 가장 적은 배터리 셀을 담을 수 있어 주행 가능 거리 잠재력이 제한적이었다.

CTM은 오랫동안 업계의 기본 선택이었는데, 이는 전통적인 자동차 공급망의 분업 체계와 일치했기 때문이다. 배터리 기업이 모듈을 공급하고, 완성차 업체가 통합을 담당했다. 그러나 이 분업은 구조적 한계도 만들었다. 배터리 팩의 부피 활용률이 돌파하기 어려웠다.

2. CTP (Cell to Pack): “중간 단계” 없애기

CTP의 핵심 변경 사항은 모듈 계층을 건너뛰어 셀이 직접 배터리 팩을 형성하도록 하는 것이었다. 공간 활용률은 약 40%에서 70% 이상으로 향상되었다. 동시에, 모듈 케이스, 커넥터 및 체결구를 줄임으로써 배터리 팩 부품 수가 감소하여 제조 비용이 절감되었습니다.

업계에는 CTP 구현을 위한 두 가지 기술적 선택지가 존재했습니다.

하나는 BYD 블레이드 배터리로 대표되는 완전한 모듈 제거 방식입니다. 셀을 긴 스트립 형태로 만들어 배터리 팩에 직접 배열하고 벌집 구조로 지지하여 공간 활용도를 높이는 동시에 일부 구조적 기능도 담당했습니다. 다른 하나는 CATL의 CTP 3.0(치린 배터리)으로 대표되는 고집적 방식입니다. 셀을 다기능 탄성 중간층과 결합하여 통합 에너지 유닛으로 만들고, 크로스빔, 종방향 빔, 수냉식 플레이트, 서멀 패드 등의 구성 요소를 통합하여 내부 레이아웃과 열 관리를 더욱 최적화했습니다. 치린 배터리는 72%의 체적 활용률과 255Wh/kg의 시스템 에너지 밀도를 달성했습니다.

시장 침투율 측면에서 CTP는 주류 지위를 확보했습니다. 중국의 주요 신에너지차 제조업체들은 자체 브랜드부터 합작 브랜드까지, 보급형부터 고급형에 이르는 넓은 가격대를 아우르며 CTP 솔루션을 탑재한 양산 차량 모델을 출시했습니다. 한편, 기존 CTM 솔루션의 시장 점유율은 계속 줄어들고 있으며, 현재 일부 초소형 차량이나 특정 수출 모델에만 남아 있습니다. 전반적으로 CTP는 현 단계에서 가장 널리 보급된 배터리 통합 기술 경로가 되었습니다.

3. CTB 및 CTC: 배터리가 차체의 일부가 되다

CTB(Cell to Body)의 개념은 배터리 팩의 상단 커버를 차량 바닥과 통합하는 것입니다. 셀은 차량 바닥에 직접 설치되므로 별도의 배터리 팩 상단 커버가 필요하지 않습니다. 이 솔루션의 주요 이점 중 하나는 수직 공간을 확보하여 더 넓은 실내 공간을 제공하거나 차량 자세를 낮출 수 있는 조건을 만드는 것입니다. 동시에 배터리 팩이 차량 하중을 지지하는 데 참여하면 비틀림 강성이 70% 이상 증가할 수 있습니다.

BYD의 씰(Seal) 시리즈와 샤오미의 펑쳉(Pengcheng) 시리즈는 CTB 솔루션을 적용한 대표적인 모델입니다. BYD는 씰의 차체 비틀림 강성이 40,500 N·m/°에 달한다고 공식 발표했습니다. 샤오미 자동차가 CTB 배터리 체적 효율 77.8%를 발표했습니다.

CTC(셀투섀시)는 한 걸음 더 나아가 배터리 시스템을 섀시 또는 차체 하부와 더욱 긴밀하게 통합하여 배터리 팩을 독립된 조립체로 보는 구조적 경계를 더욱 흐리게 합니다. 일부 솔루션에서는 배터리 시스템이 열 관리, 전기 구동, 고/저전압 제어 모듈과 협업적으로 통합되기도 합니다. 대표적인 예로 테슬라 모델 Y(텍사스 공장 버전)와 CTC 2.0 Plus 솔루션을 탑재한 리프모터 C10 등이 있습니다.

CTB와 CTC의 기술 목표는 구조적 통합을 통해 공간 활용성과 차체 강성을 맞바꾸는 것으로 일치합니다. 두 방식의 차이는 엔지니어링 구현에서 더 뚜렷하게 나타납니다. CTB는 기존 차체 구조 위에서 단순화를 추구하며 상대적으로 독립적인 섀시 프레임을 유지하는 반면, CTC는 처음부터 섀시와 배터리를 하나의 전체로 간주하여 차량 플랫폼의 사전 정의에 더 높은 요구 사항을 부여합니다.

시장 데이터에 따르면 CTB와 CTC가 하이엔드에서 대중 시장으로 침투하는 비교적 초기 단계에 있지만, 이 기술 경로가 더 낮은 가격대까지 확산되기 시작했다고 합니다. 2026년형 MG4는 CTB 기술을 6만~10만 위안 가격대까지 끌어내렸으며, 이는 구조적 통합 솔루션이 더 이상 고급 차종만의 전유물이 아님을 보여줍니다.

구조적 통합 솔루션에 대한 우려

CTB 및 CTC 구조적 통합 솔루션이 직면한 가장 직접적인 과제는 수리 경제성입니다.

기존 CTM 솔루션에서는 일부 고장을 모듈 교체로 수리할 수 있었습니다. CTP가 모듈을 없앤 후에도 배터리 팩은 일반적으로 독립된 조립체로 제거할 수 있었지만, 최소 수리 가능 단위와 현장 수리 난이도는 특정 구조에 따라 달랐습니다. 그러나 CTB와 CTC는 배터리와 차체 간의 통합도를 더욱 높여 분해, 검사 및 손상 평가의 난이도를 높일 가능성이 있습니다.

업계 추정에 따르면 동일한 손상 조건에서 CTB/CTC 솔루션의 단일 발생 수리 비용은 CTP 솔루션의 3~5배에 달합니다. 보험사, 정비 시스템, 중고차 잔존가치 관리에 새로운 과제를 제기합니다. 현재 일부 자동차 제조사들은 CTB 솔루션을 홍보할 때 소비자 우려를 완화하기 위해 "배터리-차체 통합 보증"이나 "섀시 아머" 같은 지원 서비스를 동시에 출시하고 있지만, 업계 차원의 표준화된 해결책은 아직 마련되지 않았습니다.

또한 CTB 및 CTC 솔루션은 차량 제조 정밀도와 사후 점검 장비에 대한 요구 사항이 훨씬 높습니다. 배터리가 차체와 통합되면 분해 과정에서 차체 구조 부품을 해체·재조립해야 하므로 기존 4S점의 정비 장비와 기술 역량을 업그레이드해야 할 수 있으며, 이는 A/S 시스템 전체의 구조 조정 비용을 수반합니다.

진화 방향

CTM에서 CTP로, 이어 CTB와 CTC로 이어지는 배터리 팩 통합 기술의 진화 방향은 분명합니다. 레이어가 적을수록 공간 효율이 높아지고 차체 강성이 커집니다. 이는 공간 효율과 제조 비용이 주도하는 전진 경로입니다.

그러나 이러한 추세가 선형적인 가속을 의미하는 것은 아닙니다. CTB와 CTC가 대규모로 도입되려면 공학적 돌파구 외에도 정비 표준, 보험료 산정, 중고차 평가 같은 지원 체계도 동시에 진전되어야 합니다. 현재 업계 데이터에 따르면 CTP가 주류 지위를 계속 유지할 것이며, CTB/CTC의 보급률은 구조 통합 솔루션의 표준화 정도와 정비 비용 및 보험 시스템의 적응 속도라는 두 가지 변수에 달려 있습니다.