배터리 1S2P·2S3P 직렬·병렬 표기 해석

리튬이온 배터리팩 사양을 보면 1S2P, 2S3P, 4S2P 같은 표기를 자주 볼 수 있습니다.

이 표기는 배터리 셀이 몇 개 직렬(Series), 몇 개 병렬(Parallel)로 연결되어 있는지 나타냅니다.

가장 간단하게 보면

S = Series, 직렬 연결

P = Parallel, 병렬 연결

입니다.

따라서

1S2P = 1개 직렬 × 2개 병렬

2S3P = 2개 직렬 × 3개 병렬

구조라고 이해하면 됩니다.

S와 P의 기본 차이

연결 방식	증가하는 값	기본 원리
직렬 S	전압	셀 전압이 더해짐
병렬 P	용량(Ah)·전류능력	셀 용량이 더해짐

즉 배터리팩의 전압을 높이려면 직렬, 용량을 늘리려면 병렬 연결을 사용합니다.

1S는 무엇을 의미할까?

1S는 셀을 직렬로 한 단계만 사용하는 구조입니다.

예를 들어 공칭전압이 3.6V인 리튬이온 셀을 사용한다면

1S = 약 3.6V

입니다.

셀을 병렬로 여러 개 연결하더라도 직렬 개수가 1개라면 전압은 그대로 유지됩니다.

따라서

1S1P = 3.6V

1S2P = 3.6V

1S3P = 3.6V

처럼 공칭전압은 같습니다.

1S2P는 어떻게 계산할까?

3.6V, 3000mAh 셀 2개를 병렬로 연결한다고 가정해보겠습니다.

1S2P

이므로 전압은

3.6V × 1 = 3.6V

이고 용량은

3000mAh × 2 = 6000mAh

입니다.

따라서 배터리팩 사양은 대략

3.6V / 6000mAh

가 됩니다.

Wh로 계산하면

3.6V × 6Ah = 21.6Wh

입니다.

2S는 전압이 2배가 된다

같은 3.6V 셀을 직렬로 2개 연결하면

2S = 3.6V × 2 = 7.2V

가 됩니다.

직렬 연결에서는 전압이 더해지지만 Ah 용량은 그대로 유지됩니다.

예를 들어

3.6V / 3000mAh 셀 2개를 2S1P로 구성하면

7.2V / 3000mAh

가 됩니다.

2S3P는 어떻게 계산할까?

이번에는 3.6V, 3000mAh 셀을 2S3P로 구성한다고 가정해보겠습니다.

직렬은 2개이므로

전압 = 3.6V × 2 = 7.2V

병렬은 3개이므로

용량 = 3Ah × 3 = 9Ah

입니다.

따라서 전체 배터리팩은

7.2V / 9Ah

가 됩니다.

전체 셀 개수는

2 × 3 = 6개

입니다.

에너지는

7.2V × 9Ah = 64.8Wh

로 계산할 수 있습니다.

셀 개수는 어떻게 계산할까?

S와 P를 곱하면 전체 셀 개수를 쉽게 알 수 있습니다.

예를 들어

1S2P = 2개

2S3P = 6개

4S2P = 8개

10S4P = 40개

입니다.

따라서 10S4P라고 표시된 배터리팩이라면 10개 직렬 그룹을 만들고 각 그룹에 4개의 셀이 병렬로 연결된 구조입니다.

4S2P라면 전압과 용량은?

3.6V / 2.5Ah 셀을 사용한다고 가정해보겠습니다.

4S2P

전압은

3.6V × 4 = 14.4V

용량은

2.5Ah × 2 = 5Ah

가 됩니다.

따라서

14.4V / 5Ah

배터리팩이며 에너지는

14.4V × 5Ah = 72Wh

입니다.

공칭전압과 충전전압은 다르다

여기서 중요한 점이 있습니다.

리튬이온 셀의 공칭전압과 최대 충전전압은 서로 다릅니다.

예를 들어 일반적인 3.6V 계열 리튬이온 셀이 셀당 최대 4.2V까지 충전되는 제품이라면

2S 배터리팩의 공칭전압은 약

3.6V × 2 = 7.2V

이지만 완전충전 전압은

4.2V × 2 = 8.4V

가 됩니다.

따라서 충전기를 선택할 때는 단순히 공칭전압만 보면 안 됩니다.

배터리 제조사가 지정한 셀 화학계열과 최대 충전전압을 확인해야 합니다.

LFP도 같은 방식으로 계산할까?

S·P 계산방식 자체는 같습니다.

하지만 셀 전압이 다릅니다.

예를 들어 LiFePO₄(LFP) 셀은 일반적으로 공칭전압이 약 3.2V인 제품이 많습니다.

4S라면

3.2V × 4 = 약 12.8V

가 됩니다.

따라서 같은 4S라도 사용하는 셀의 화학계열에 따라 실제 배터리팩 전압은 달라집니다.

즉 S·P 표기만 보고 정확한 전압까지 결정할 수는 없습니다.

병렬 연결하면 최대전류도 증가할까?

일반적으로 동일한 셀을 병렬로 연결하면 배터리팩이 공급할 수 있는 전류능력도 증가할 수 있습니다.

예를 들어 셀 하나가 제조사 조건에서 최대 10A를 허용한다면 이론적인 단순 계산에서는 2P 구성에서 전류가 두 셀로 나뉠 수 있습니다.

하지만 실제 허용전류는

셀 내부저항
온도
배선
니켈 스트립·버스바
BMS 정격
커넥터

등의 영향을 받습니다.

따라서 단순히 3P니까 최대전류도 정확히 3배라고 판단해서는 안 됩니다.

BMS도 S 개수에 맞춰야 한다

직렬 셀이 여러 개 연결된 배터리팩에서는 각 셀 그룹의 전압을 관리하기 위해 **BMS(Battery Management System)**를 사용합니다.

예를 들어

4S 배터리팩 → 4S 대응 BMS

10S 배터리팩 → 10S 대응 BMS

처럼 직렬 개수에 맞는 BMS가 필요합니다.

BMS는 제품에 따라

과충전 보호
과방전 보호
과전류 보호
단락 보호
셀 밸런싱
온도 보호

등의 기능을 제공합니다.

실제 사양은 어떻게 읽을까?

배터리팩에 다음과 같이 표시되어 있다고 가정해보겠습니다.

Configuration: 3S2P

Cell: 3.6V / 3000mAh

이를 해석하면

직렬 3개이므로

공칭전압 = 10.8V

병렬 2개이므로

용량 = 6000mAh

전체 셀 개수는

3 × 2 = 6개

입니다.

따라서 대략적인 배터리팩 사양은

10.8V / 6Ah / 64.8Wh

로 계산할 수 있습니다.

정리

배터리의 1S2P·2S3P 표기는 셀의 직렬·병렬 연결구조를 나타냅니다.

핵심은 다음과 같습니다.

S = 직렬 → 전압 증가

P = 병렬 → Ah 용량 증가

전체 셀 개수 = S × P

예를 들어 3.6V / 3Ah 셀을 사용한다면

1S2P = 3.6V / 6Ah

2S3P = 7.2V / 9Ah

가 됩니다.

다만 실제 배터리팩을 설계하거나 교체할 때는 S·P 계산뿐 아니라 셀 화학계열 → 최대 충전전압 → 허용전류 → BMS 정격 → 배선과 열관리까지 함께 확인해야 합니다.

참고자료

• Texas Instruments – Battery Management System Technical Resources: 직렬·병렬 셀 구성과 다중 셀 배터리팩의 전압 모니터링·보호 개념 참고.
• Analog Devices – Multicell Battery Stack Monitoring: 직렬 연결된 리튬이온 셀의 전압관리와 배터리팩 모니터링 구조 참고.
• Battery University – Serial and Parallel Battery Configurations: 직렬 연결 시 전압, 병렬 연결 시 용량이 증가하는 기본 배터리 구성 원리 참고.