시리즈: 한국 배터리3사 중일 격차 반격조건 (총 8편) | 4회
CTP·CTB·CTC — 모듈을 없애면 원가가 줄지만 위험도 커진다
배터리 팩에서 모듈을 없애는 구조 혁신이 대세가 됐어. 원가와 에너지밀도 개선엔 강력하지만, 열폭주 전파라는 안전 과제가 동시에 커지고 있지. 양면을 다 봐야 해.
Summary
- CTP(셀투팩)는 모듈을 없애 부품수·원가·공간을 줄이는 구조 혁신이야
- CTB(셀투바디)와 CTC(셀투섀시)는 차체와 배터리를 통합하는 더 극단적인 형태지
- 모듈이 없어지면 열폭주 전파(TRP) 리스크가 커져 — 안전공학이 새로운 병목이야
- 한국·중국 업체 모두 CTP를 추진하지만, 접근 속도와 안전 전략이 다르지
이 글의 대상
- CTP, CTB, CTC가 뭔지 구분하고 싶은 사람
- 배터리 안전성에 관심 있는 전기차 소비자
- 팩 아키텍처 혁신이 기업 경쟁력에 미치는 영향을 알고 싶은 투자자
목차
- CTM→CTP→CTB→CTC: 뭐가 뭔지 정리
- CTP가 대세가 된 이유: 원가와 에너지밀도
- 모듈을 없애면 생기는 문제: 열폭주 전파
- 업체별 안전 기술 대응
- 한국 vs 중국: 왜 전환 속도가 다를까
1. CTM→CTP→CTB→CTC: 뭐가 뭔지 정리
배터리 팩의 구조가 어떻게 진화해 왔는지 한눈에 보자.
| 구조 | 풀네임 | 설명 |
|---|---|---|
| CTM | Cell-to-Module | 셀→모듈→팩. 전통적 방식 |
| CTP | Cell-to-Pack | 셀을 모듈 없이 바로 팩에 넣음 |
| CTB | Cell-to-Body | 배터리 팩이 차체 구조물의 일부가 됨 |
| CTC | Cell-to-Chassis | 셀이 차체 섀시에 직접 통합됨 |
기존에는 셀을 모듈이라는 중간 단위로 묶고, 모듈을 다시 팩으로 조립했어(CTM). CTP는 이 “모듈” 단계를 없앤 거야. CTB/CTC는 더 나아가서 배터리 팩 자체를 차체의 일부로 만드는 거지.
CATL은 CTC를 2025년 전후 도입 목표로 보도됐고, BYD는 블레이드 배터리로 CTB를 이미 적용하고 있어.
2. CTP가 대세가 된 이유: 원가와 에너지밀도
모듈을 없애면 부품이 줄고, 부품이 줄면 원가가 떨어지고, 빈 공간이 줄면 에너지밀도가 올라가.
CTP의 이점을 정리하면:
- 부품수 감소: 모듈 케이싱, 배선, 커넥터 등이 사라져
- 조립 공정 축소: 모듈 조립→팩 조립의 두 단계가 한 단계로 줄어
- 공간 효율 향상: 모듈 사이 빈 공간이 없어져서 같은 크기 팩에 더 많은 셀을 넣을 수 있어
- 에너지밀도 개선: 팩 레벨 에너지밀도가 올라가니까 같은 주행거리를 더 작은 팩으로 달성할 수 있지
LG에너지솔루션은 파우치형 CTP로 Ampere에 39GWh 공급 계약을 맺었고, CATL은 3세대 CTP인 Qilin으로 체적 효율과 에너지밀도를 더 끌어올렸어. 삼성SDI도 CtP 기술을 적용하고 있지.
이런 장점 때문에 CTP는 “안 하면 뒤처지는” 기술이 됐어. 중국이든 한국이든 일본이든 다 가고 있는 방향이야.
3. 모듈을 없애면 생기는 문제: 열폭주 전파
CTP의 가장 큰 그림자는 열폭주 전파(TRP, Thermal Runaway Propagation)야.
열폭주가 뭐냐면, 배터리 셀 하나에서 비정상적인 열이 발생해서 통제 불능 상태가 되는 거야. 기존 CTM(모듈 있는 구조)에서는 모듈이 물리적 격리 역할을 했어. 한 셀에서 문제가 생겨도 모듈 벽이 옆 셀로 열이 전파되는 걸 막아줬지.
근데 CTP에서는? 그 모듈 벽이 없어. 셀과 셀 사이에 물리적 격리가 약해진 거야.
학계 연구(Wang et al., 2023)가 CTP 시스템에서 열폭주 전파 거동을 실험적으로 분석했는데, 결론이 명확해:
- 모듈리스 구조에서 전파 제어가 더 어려워
- 열 경로, 벤트(가스 배출) 설계, 격리 전략이 핵심이 됨
쉽게 말하면, CTP를 하려면 배터리 회사가 단순한 “셀 제조사”가 아니라 “안전공학 회사”가 돼야 한다는 거야.
4. 업체별 안전 기술 대응
같은 CTP라도 안전 문제를 푸는 방식이 업체마다 달라.
삼성SDI — NTP(No Thermal Propagation)
삼성SDI는 CtP에 NTP 기술을 접목했어. 한 셀에서 열폭주가 발생해도 인접 셀로 전파되지 않도록 열차단 설계를 강화한 거야.
SK온 — 액침냉각(Immersion Cooling)
SK온은 CTP와 액침냉각을 결합한 솔루션을 전시했어. 냉각 방식 자체를 혁신해서 CTP의 열관리 리스크를 상쇄하려는 접근이지. 셀을 냉각액에 직접 담그는 방식으로, 열 제거 효율이 획기적으로 높아져.
LG에너지솔루션 — 상용 공급으로 검증
LG에너지솔루션은 Ampere 같은 OEM에 CTP를 실제 양산·공급하면서 안전 검증을 실전에서 쌓아가는 방식을 택했어.
CATL/BYD — 대량 양산으로 경험 축적
중국 업체들은 내수 기반 대량 양산을 통해 CTP/CTB/CTC의 안전 검증을 빠르게 축적하고 있어. 볼륨이 크니까 설계 변경의 비용을 흡수할 수 있거든.
5. 한국 vs 중국: 왜 전환 속도가 다를까
같은 CTP인데 중국이 더 빨리 가는 이유가 있어.
중국 업체가 구조 통합을 더 공격적으로 밀어붙일 수 있었던 배경:
- 수직통합: 셀부터 팩, 심지어 완성차(BYD)까지 한 지붕 아래 있으니 설계 변경이 빠르지
- 내수 기반: 거대한 중국 내수시장에서 볼륨을 먼저 확보하고, 설계 변경 비용을 볼륨으로 흡수해
- OEM과의 관계: BYD는 자사 차에 자사 배터리를 넣으니 “OEM 승인” 절차가 단축돼
반면 한국 업체는:
- 글로벌 프리미엄 OEM 대응: BMW, GM, 토요타 등이 안전·품질 요구가 매우 높아
- 리콜 리스크: 글로벌 시장에서 리콜이 나면 비용과 평판 타격이 어마어마해
- 검증 절차가 길어: 같은 CTP라도 OEM 인증까지의 시간이 더 걸려
그래서 한국 업체의 CTP가 “느리다”기보다는, 검증 기준이 다르기 때문에 시간이 더 걸리는 거야. 안전에 보수적인 건 단점이 아니라 프리미엄 시장의 특성이지.
핵심 정리
1. CTP(모듈리스)는 부품·원가·공간을 줄이는 핵심 구조 혁신이고 업계 대세
2. 근데 모듈을 없애면 열폭주 전파(TRP) 리스크가 커져서 안전공학이 새로운 병목
3. 한국 3사는 NTP·액침냉각·실전 검증 등 각자 다른 방식으로 안전 문제를 풀고 있어
4. 중국이 CTP를 더 빨리 적용하는 건 수직통합·내수 기반·OEM 구조 차이 때문이지 기술 차이가 아냐
FAQ
Q: CTP, CTB, CTC 중에 뭐가 제일 좋아?
A. 단계별로 통합도가 높아지는 거라 “더 좋다/나쁘다”보다는 기술 성숙도의 문제야. CTP는 이미 상용화됐고, CTB는 BYD가 적용 중이며, CTC는 아직 초기 단계야. 통합도가 높을수록 원가는 유리하지만 안전·정비 복잡성도 커져.
Q: CTP가 안전하지 않은 거야?
A. CTP 자체가 위험한 건 아니야. 다만 기존 모듈이 해주던 열 격리 기능을 다른 방식으로 보완해야 하는 거지. NTP, 열차단재, 냉각 혁신 등으로 충분히 안전한 CTP를 만들 수 있어.
Q: CATL의 Qilin이 뭐야?
A. CATL의 3세대 CTP 기술이야. 모듈 없이 셀을 팩에 직접 배치하면서 체적 활용과 에너지밀도를 더 끌어올린 거지. 냉각 구조도 혁신해서 성능과 안전을 동시에 잡으려는 시도야.
Q: 한국 업체가 CTP에서 중국보다 뒤처져 있어?
A. 양산 적용 시점은 중국이 빨랐지만, 기술 자체가 뒤처진 건 아니야. LG에너지솔루션은 Ampere에 CTP 상용 공급을 시작했고, 삼성SDI·SK온도 자체 기술을 개발 중이야. 한국은 프리미엄 OEM의 높은 안전 기준을 맞춰야 하기 때문에 검증 시간이 더 걸리는 거야.
Q: CTB/CTC가 되면 배터리 교체가 어려워지지 않아?
A. 맞아. 통합도가 높아질수록 배터리만 따로 교체하기 어려워져. 정비·재활용 관점에서 새로운 과제가 생기는 거지. 그래서 수명 예측 기술과 재활용 설계도 동시에 발전해야 해.
Q: CTP 구조에서 셀 불량이 생기면 수리는 어떻게 해?
A. 모듈이 있을 때는 문제 모듈만 교체하면 됐는데, CTP에서는 팩 전체를 열어야 할 수 있어서 수리 난이도가 올라가. 그래서 업체들이 셀 단위 진단·교체가 가능한 설계를 함께 개발하고 있고, BMS(배터리 관리 시스템)의 정밀도도 더 중요해지고 있어.
참고 자료 (References)
데이터 출처
| 출처 | 설명 | 링크 |
|---|---|---|
| Wang et al. (2023) | CTP 열폭주 전파 실험 연구 (Journal of Energy Chemistry) | ScienceDirect |
| CATL | CTC 도입 로드맵 관련 보도 | CNEVPost |
| CATL | Qilin(3세대 CTP) 발표 | CATL |
| SK온 | 액침냉각+CTP 결합 솔루션 전시 | AskInno |
핵심 인용
“Thermal runaway propagation behavior of the Cell-to-Pack battery system”
— Wang et al., Journal of Energy Chemistry (2023)
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