2018.10.22 (월)

  • 맑음동두천 9.6℃
  • 흐림강릉 14.4℃
  • 연무서울 13.4℃
  • 구름많음대전 15.1℃
  • 흐림대구 15.0℃
  • 구름많음울산 16.2℃
  • 구름많음광주 16.3℃
  • 흐림부산 16.8℃
  • 구름많음고창 14.0℃
  • 흐림제주 17.3℃
  • 맑음강화 8.4℃
  • 흐림보은 12.1℃
  • 흐림금산 13.0℃
  • 구름많음강진군 14.6℃
  • 구름많음경주시 13.2℃
  • 흐림거제 15.7℃
기상청 제공

전기차

전기차 배터리, 오래 쓰려면 어떻게 관리해야?

급속보다는 완속이 유리, 완전 방전은 위험...

전기차의 메카를 자부해온 제주를 중심으로 본격적인 전기차 운행이 시작된 지 4년여가 흘렀다.


그 기간, 전기차를 실제 구매하고 운행한 사용자들 사이에서 배터리 효율 저하에 대한 논의가 진행되었다.


우리나라 국민 대부분이 사용하는 스마트폰을 통해 우리는 리튬이온 배터리가 시간이 지날 수록 효율이 감소한다는 사실을 알게 되었다.


▲ 전기차에 사용되는 리튬이온 배터리팩


전기차에 사용되는 리튬이온 배터리 역시 스마트폰과 비교할 바는 아니지만 시간이 지날 수록, 그리고 어떻게 사용했느냐에 따라 그 효율이 지속적으로 감소한다.


이에 완성차 업계에서는 리튬이온 배터리에 대해 10년, 혹은 최초 구입자에 한해 평생보증 등을 약속하며 효율 감소에 대한 소비자들의 걱정을 달래고 있다.


체감하기엔 너무 먼 배터리 보증 기준, 실제 효과 미미

하지만 이런 보증은 사실 소비자들에게 큰 의미가 없을 지도 모른다.


보증제도를 통해 배터리를 교체받기 위해서는 배터리 효율이 신품 대비 60~70% 이하로 떨어져야만 하기 때문이다.


최근 업계에서 발표된 자료에 따르면 전기차의 배터리는 20만km 이상을 주행해도 80% 이상의 효율을 유지하고 있는 것으로 밝혀졌다.


때문에 배터리 보증제도는 소비자의 과실이 없이 발생하는 물리적 고장 등에 대해서만 효용성이 있을 뿐 배터리 자체의 효율과 성능에 대한 보증이라고 보기는 힘든 상황이다.


▲ 전기차 시장 점유율 1위를 기록하고 있는 아이오닉EV


가장 많이 보급된 아이오닉EV를 기준으로 생각해보자.


28kWh급 배터리를 장착한 아이오닉EV의 공식 주행거리는 평시 200km, 배터리 성능이 급격히 하락하는 겨울철에는 161km이다.


단순계산으로 볼 때 배터리의 효율이 80%로 떨어질 경우 주행 가능거리는 평시 160km, 겨울철 130km까지 하락한다.


배터리 교체를 받기 위한 기준인 70%까지 떨어진다고 가정하면 주행 가능거리는 평시 150km, 겨울철 110km에 그치게 된다.


서귀포와 제주시 출퇴근을 위해 아이오닉EV를 구입했다면 겨울철에는 왕복이 힘든 상황이 되는 것이다.


결국 일반 소비자들이 할 수 있는 최선의 방법은 신품 배터리의 성능을 최대한 유지하는 것뿐이다.


▲ 특명! 내 차의 배터리를 지켜라!!


전기차 배터리, 소비자 스스로 관리해야

문제는 전기차 배터리의 효율하락은 평소 충전습관에 큰 영향을 받는다는 점이다.


잘 관리된 배터리는 20만km까지 80% 이상의 효율을 유지할 수 있지만, 최악의 경우 수년만에 80% 이하로 떨어질 수도 있다.


이러한 사실이 알려지며 전기차 사용자들의 배터리 관리에 대한 관심은 점점 뜨거워지고 있는 반면, 완성자 제조사와 배터리 제조사에서 공식적으로 밝힌 정보는 미미한 수준이다.


또한 업계 전문가들과 관계사, 혹은 전문 지식을 갖춘 소비자들을 통해 공유되고 있는 정보는 전문용어가 난무해 일반 소비자들이 이해하기 힘든 상황이다.


이에 현재까지 알려진 전기차 배터리 관리요령을 한데 모아 정리해보았다.


1. 급속보다는 완속 충전기를 자주 이용해야

전기차 제조사와 실제 사용자들의 의견이 일치하는 부분이다.


일반적으로 리튬이온 배터리에 악영향을 미치는 요소로는 높은 압력과 높은 온도, 물리적 충격 등이 지목되고 있다.


이 중 높은 압력에 해당되는 것이 바로 충전속도다.


▲ 배터리 수명을 위해 완속충전기 사용을 습관화하자


현재 보급되어 있는 전기차 충전기의 충전속도는 이동형 충전기와 비상충전기가 3kWh, 완속 충전기가 7kWh, 급속충전기가 50kWh이며, 장거리 주행모델이 출시됨에 따라 100kWh와 200kWh급 충전기까지 등장했다.


충전편의를 위해서는 당연히 급속충전기가 좋지만 배터리 성능을 유지하기 위해서는 속도가 느릴 수록 좋다.


22일 제주도립미술관에서 진행된 2018 전기차 안전교육에서도 이에 대한 질문이 쏟아졌다.


전기차 구조와 정비교육 과정에서 배터리를 오래 사용할 수 있는 방법을 묻는 도민의 질문에 폴리텍대학 제주캠퍼스 신현초 교수는 "급속보다는 완속을 사용하고, 방전은 절대 금물"이라고 조언했다.


그 외 수많은 전문가들이 평상시 완속충전기를 주로 이용하고, 급속은 장거리 주행 시 비상용으로만 사용하는 것이 좋다고 조언하고 있다.


▲ 200kWh급 급속충전기, 효율은 높지만 배터리에는 좋지 않다


2. 완전 방전과 완전 충전은 좋지 않다.

충전 속도와 함께 배터리 수명에 악영향을 미치는 것이 바로 완전 방전(0%)와 완전 충전(100%)이다.


일반적인 리튬이온 배터리의 수명은 완전 방전에서 완전 충전까지을 몇 회 반복했느냐에 따라 줄어든다.


이에 전기차 제조사에서는 배터리 관리 시스템(Battery Management system)을 통해 충전속도와 용량을 조절한다.


BMS가 하는 중요한 역할 중 하나가 바로 완전 방전과 완전 충전을 방지하는 것이다.


쉽게 말하면 실제 배터리 용량은 계기판에 표기되는 것보다 위아래로 약간의 마진을 갖고 있다.


배터리가 10% 미만으로 남은 상황에도 실제로는 아래로 10% 내외의 여분공간을 확보하고 있어 사실상 20% 가량을 사용할 수 있으며, 반대로 100% 완충이 되어 충전이 중단되도 실제 배터리는 90% 가량만 충전되고 위로 10% 정도의 여유공간을 확보한다는 것이다. 


이는 리튬이온 배터리에 0%와 100%에 해당되는 압력이 가해질 경우 급격한 성능저하를 가져오기 때문이다.


때문에 완성차 업계에서는 차량 매뉴얼 등을 통해 계기판 표시 기준 20~80% 내외로 배터리를 유지할 것을 권장하고 있다.


다만 완충에 대해서는 걱정을 덜어도 좋다.


앞서 설명했듯 BMS를 통해 여유공간을 확보하고 있기 때문에 100%를 충전했다고 표기되도 물리적으로는 10% 내외의 여유공간을 갖고 있기 때문이다.


문제는 방전이다.


배터리가 물리적으로 완전 방전될 경우 BMS 개입할 여지가 없으며, 이는 급격한 성능 저하로 이어질 수 있다고 전문가들은 경고하고 있다.


3. 여름과 겨울, 배터리에게는 가혹한 계절

충전 속도와 완충, 완방 외 전기차 배터리에 영향을 미치는 것이 바로 계절에 따른 기온 변화다.


먼저 여름의 경우 배터리의 온도가 급격히 상승하게 되는데, 이는 바로 리튬이온 배터리의 수명에 악영향을 미친다.


때문에 제조사에서는 배터리 온도를 낮추기 위한 냉각 시스템을 탑재하고 있는데, 아이오닉과 쏘울 등 1세대 모델의 경우 공냉식을 채택하고 있으며, 코나 등 2세대 모델은 효율이 좀 더 높은 수냉식을 채택하고 있다.


여름철 충전기 사용시 차량 앞 부분에서 무언가 회전하는 소리가 들린다면 그것이 바로 냉각 시스템이다.


결론적으로 일반 소비자가 여름철 배터리 성능을 유지하기 위해 조심해야 할 부분은 바로 장거리를 주행해 배터리 온도가 상승한 상황에서 바로 급속충전을 하는 행동이다.


이는 리튬이온 배터리의 주적이라 할 수 있는 높은 온도와 높은 압력을 한꺼번에 가하는, 가히 최악의 행동이라 할 수 있다.


때문에 여름에도 가급적 완속 충전기를 사용하는 것이 좋으며, 부득이 급속 충전기를 사용해야 할 경우 주행 후 잠시 배터리를 식히고, 가능한 그늘진 곳에 위치한 충전기를 이용하는 것이 좋다.    


▲ 충전스테이션과 같이 지붕이 있어 열을 피할 수 있는 충전소가 좋다


여름이 배터리 수명에 악영향을 미친다면, 겨울은 배터리 성능이 저하되는 계절이다.


일반적으로 주행거리가 20% 이상 떨어지며, 히터를 틀 경우 하락폭은 더더욱 커진다.


때문에 히팅 펌프와 배터리 히팅 시스템은 선택이 아닌 필수라 할 수 있다.


문제는 완성차 업체들이 이 필수옵션들을 옵션으로 빼며 소비자들에게 선택을 강요하고 있다는 점이다. 


4. 한달에 한 번은 완속충전기로 완충을

위와 같은 요소들과 함께 전기차 제조사들이 권하고 있는 관리요령 중 하나가 한 달에 한 번 완속충전기를 이용해 20%~100%까지 충전을 하라는 것이다.


이는 리튬이온 배터리의 셀밸런싱을 위한 것으로, 쉽게 말하면 여러 개의 배터리로 구성된 배터리팩의 성능을 균일하게 다시 조정해 최적의 성능을 내기 위한 것이다.


▲ 급속와 완속, 당신의 선택은?


원할한 전기차 라이프를 위한 완속충전기, 선택이 아닌 필수

위의 내용을 간략하게 정리하자면 "완속충전기를 이용해 배터리 용량을 20%~80% 내를 유지하며 사용하고, 여름철 급속충전기 사용과 방전 등을 특히 조심하라" 정도가 되겠다.


사실 이러한 전기차 매뉴얼은 이동거리가 길고, 고속도로 휴게소 위주로 충전기가 배치된 육지에서는 지키기 매우 힘든 것일지도 모른다.


다행스럽게도 제주 지역은 이동거리가 상대적으로 짧고, 주민센터 등 생활반경 내 충전기가 배치되어 있으며, 기온이 영하로 떨어지는 날이 드물어 전기차를 운행하기 최적의 조건을 갖추고 있다.


▲ 완속충전기 선호현상이 높아지며 공공기관과 도민 간 갈등이 발생하고 있다


문제는 완속충전기 확보다.


공동주택에 대한 완속충전기 설치 확대에 대한 획기적인 방안이 나오지 않고 있기 때문에 공동주택 거주자들의 완속충전기 설치에 대한 고민은 깊어질 수밖에 없다.


이에 최근에는 공공기관 관용전기차 충전용으로 사용되던 완속충전기를 도민에게 개방하라는 목소리가 커지며 새로운 갈등요소로 떠오르고 있다.


완속충전기 설치에 대한 정부 차원의 획기적인 지원방안이 나올 수 있기를 기대해본다.



관련기사