최소 300km 이상 주행이 가능한 장거리 전기차 시대가 열렸지만 전기차 배터리 수명과 안전성에 대한 우려는 여전히 사라지지 않고 있다. 특히 갤럭시노트7 등 스마트폰 발화 사고가 잇따르면서 스마트폰과 같은 리튬이온 배터리를 사용하는 전기차 안전성에 대한 관심이 높다. 또 전기차 수명과 직결되는 배터리 수명 문제도 소비자들의 주요한 관심사다.
최근 GM의 볼트 EV 관련 배터리 관련 매뉴얼이 업계에 한바탕 논란이 됐다. 미국 친환경차 전문 매체인 ‘그린카리포츠’가 쉐보레 볼트 EV 영문 매뉴얼을 입수해 차량 배터리 유의사항에 대해 보도했는데, 차량 자체의 보증기간인 8년 10만 마일(약 16만km)이 지나면 배터리 용량 자체가 최소 10%에서 최대 40%까지 줄어들 수 있다는 내용이 문제가 됐다.
전기차나 스마트폰에 탑재되는 리튬이온 배터리는 충전이 빈번하거나, 시간이 흐르면 자연스럽게 성능 저하를 일으킬 수 있다. 하지만 아무리 시간이 지나더라도 전기차 배터리 용량 자체가 40%까지 낮아질 수 있다는 것은 너무 과도하다는 지적이 나왔다.
서울 가산동 공중전화부스 활용 전기차 급속충전기에서 충전중인 아이오닉 일렉트릭 (사진=지디넷코리아)
이에 대해 전기차 업계에서는 보통 내연기관 자동차들의 엔진 품질 보증 기간이 통상적으로 5년 10만km 정도인데 비해, 볼트 EV나 아이오닉 일렉트릭 등 전기차 제품의 보증 기간이 더 길다는 점을 강조하고 있다. 볼트 EV 보증 기간은 미국 기준으로 8년 10만 마일(약 16만km)이며, 국내 아이오닉 일렉트릭 보증기간은 배터리 기준 10년 20만km, 배터리 외 부품 10년 16만km다.
또 보증 기간 이후 배터리 용량이 40% 가까이 줄어든다고 해도 시내 주행 목적이라면 크게 문제가 되지 않을 것이라는 분석도 나온다. 환경부 측정 기준으로 볼트 EV의 1회 충전 후 최대 주행 거리가 383.17km이기 때문에, 배터리 용량이 40% 가까이 줄어들어도 약 240km 정도는 주행할 수 있다.
완성차 업계 관계자는 “보통 내연기관 자동차들의 엔진 품질 보증을 살펴보면 5년 10만km 정도가 일반적이지만 전기차는 이보다 보증 기간이 더 길다는 점을 유념해야 한다”면서 “일반인들이 평소에 자동차를 교체하는 주기가 최소 3년임을 고려할 때 배터리 성능 저하로 인한 고객들의 불만이 제기될 가능성은 극소수가 될 것”이라고 설명했다.
LG화학 오창 전기차 배터리 생산라인 (사진=LG화학)
전기차를 구매하려는 소비자들이 우려하는 부분 중 또 하나는 배터리의 발화 가능성이다. 외부 충격이나 열에 약한 리튬이온전지의 특성상 화재나 폭발의 위험성이 존재하기 때문이다. 최근 발화 사고로 단종된 갤럭시노트7 사례가 대표적이다.
테슬라 모델 S의 화재 사고들도 예비 전기차 오너들의 불안감을 가중시키고 있다. 지난 2014년부터 올해까지 미국과 노르웨이 등에서 모델 S 화재 사고가 여러 차례 발생했고, 테슬라는 배터리 자체의 안전성 강화를 위해 배터리 팩 주변에 냉각핀 설치를 강화했지만 불안감은 가시지 않고 있다.
이에 대해 박철완 전 전자부품연구원 차세대전지연구센터장 “최근 전기차 배터리 팩 구성 부품 중 하나인 BMS(Battery Management system, 배터리관리시스템) 자체가 잘 갖춰져 있어서 차량 내 배터리 온도 상승으로 인한 발화 가능성을 차단해준다”고 설명했다.
LG경제연구원은 지난 12일 발행한 보고서에서 닛산 리프 전기차의 배터리팩 냉각 방식에 대해 소개했다. 24kWh의 배터리팩이 탑재된 리프에는 48개의 배터리 모듈이 들어가 있고, 이 모듈에는 열 발산에 유리한 파우치 방식의 4개의 배터리 셀이 탑재됐다. 이같은 방식이 전기차 배터리의 발화 가능성을 차단하고 수명 연장에도 도움을 준다는 설명이다.
전기차용 리튬이온 배터리를 만드는 국내 업체들도 엄격한 안전 기준을 적용한다. 배터리 업계 관계자는 “우리가 해외나 국내서 사용하는 전기차 배터리를 직접 만들 때 중요시해야 하는 부분은 안전이다”며 “배터리 팩을 만들 때 자체 검수 과정에서 조금의 이상이 발견할 경우 재활용이 아닌 전량 폐기한다”고 밝혔다.
쉐보레 볼트 EV (사진=한국GM)
이와 함께 전기차 배터리 성능과 안전성을 향상시키기 위한 완성차와 배터리 업계의 노력도 계속되고 있다.
토요타는 지난 1일 전기차 주행 거리와 배터리 성능 개선을 돕는 리튬이온 배터리 ‘관찰방법’을 세계 최초로 개발했다. 리튬이온 배터리는 금속산화물의 양극과 탄소재료의 음극 사이에 유기 전해액을 넣어 충전과 방전을 반복하는 원리를 가지고 있다. 토요타는 지금까지 다른 자동차 업계에서 해내지 못한 리튬이온 움직임을 파악하는데 성공한 만큼 앞으로 배터리 성능을 저하시키는 메커니즘을 분석해 전기차 주행 거리와 배터리 수명 연장에 도움을 주는 방법을 모색하겠다는 입장이다.
토요타가 새롭게 개발한 리튬이온 배터리 내 리튬이온 관찰방법(사진=토요타)
J.B 스트라우벨 테슬라 최고기술책임자(CTO)는 그동안 여러 차례 강연을 오고가며 전지팩 제어시스템 개선의 중요성을 강조해왔다. 충전 및 방전 비율의 최적 제어, 온도 제어 등으로 리튬이온 배터리 셀의 수명을 10년 이상 늘릴 수 있다는 게 그의 설명이다.
조재환 기자 (jaehwan.cho@zdnet.co.kr)