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[열린광장] 전기자동차 운행 및 배터리 관리방법신현초 한국폴리텍대학 제주캠퍼스 자동차과 교수
신현초
입력 2018-12-10 (월) 11:09:12 | 승인 2018-12-10 (월) 18:59:03 | 최종수정 2018-12-10 (월) 18:58:56

올해 12월 현재 제주도에는 전기자동차가 1만5000대 운행되고 있다. 2030 목표를 위해서, 맑은 공기, 푸른 숲과 깨끗한 자연을 보호하기 위해서 제주도에는 전기자동차 배터리의 시대가 열렸다. 

전기자동차 시장이 점차 확대되면서 전기차의 동력원인 리튬이온 배터리에 대한 관심이 많아지고 있다. 좀더 살펴보면 전기는 AC와 DC 전기가 있다. 

산업 및 가정용에 널리 사용되고 있는 AC 전기가 있다. 하지만 AC 전기는 생산은 하지만 수요와 공급을 맞추지 못하면 생산된 전기는 없어지기 때문에 심야전기 또는 많이 사용하지 않는 시간에는 전기 요금 가격이 저렴하다. 이에 대비해 허공에 날아가고 없어지는 전기를 저장하는 방법인 에너지 저장 시스템(Energy Storge System)을 이용해 원하는 시간에 전력을 비축(태양광 풍력 등)하여 저장하고 필요한 시간에 전기를 사용하는 시스템이 있다. 

배터리는 충전이 안 되고 재사용을 할 수 없는 1차 전지와 충전 및 재사용이 가능한 2차 전지가 있으며, 전기자동차 배터리가 2차 전지에 속하며, DC 전기에 해당된다. 전기를 저장할 수 있는 DC 배터리의 기본이 되는 셀은 자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발휘할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 가져야 하고, 일반 휴대폰의 배터리에 비해 훨씬 긴 수명이 요구된다. 셀이 모여서 모듈을 구성하고 모듈은 외부의 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해서 상자에 넣은 조립체이다. 팩은 전기자동차에 장착되는 배터리의 최종상태이며, 팩은 주행 중에 전달되는 외부 및 내부의 충격을 견디고, 추운 저온, 더운 고온에서도 견딜 수 있는 수명 및 안정성을 필요로 한다. 전기자동차는 배터리의 온도나 전압 폭발 및 안전 등을 관리해주는 배터리 관리시스템(BMS·Battery Management System)과 냉각장치 등으로 구성되며 전기자동차 운행을 위해서는 스마트폰 5000~1만개의 전력이 필요하다. 

전기차 배터리의 수명과 직결된 리튬이온 배터리의 수명에 가장 큰 영향을 주는 것은 방전심도(DOD·Depth of Discharge)이다. 방전심도는 배터리가 얼마나 방전되었는지를 뜻한다. 

일반적인 전기자동차 소유자의 경우 평균 방전심도가 50%라고 한다. 이 경우 충·방전 가능 횟수가 1500~2000번 가까이 늘어난다고 한다. 그렇다면 배터리 1개로 약 45만㎞ 이상을 주행할 수 있지만 기후 운행조건을 고려해서 20만㎞ 이상 주행이 가능하다. 

자동차업체 평가에 따르면 10만㎞ 이상 주행해도 초기 배터리 성능의 85% 이상을 유지한다. 그렇다면 전기차 배터리 수명을 오래 유지하는 방법은 우선 배터리를 자주 충전하는 것이다. 그래야 충·방전 사이클을 늘릴 수 있기 때문이다. 

배터리가 완전히 방전될 때까지 자동차를 운행하는 습관은 배터리의 수명을 단축시킬 수 있다. 방전 상태로 자동차를 오랜 시간 방치하지 않는 것도 중요하다. 배터리의 방전 시간이 길어질수록 성능에도 악영향을 끼치기 때문이다. 

배터리를 과하게 충전하지 않는 것이다. 운행되고 있는 전기자동차들은 최대치의 80~90%만 충전 가능하도록 설정됐다. 이처럼 충전 제한 기능을 두는 까닭은 100% 충전할 때보다 오래 쓸 수 있기 때문이다. 급속 및 완속 충전기를 사용할 경우에는 내전압용 절연장갑(사용전압 500V, 시험전압 1000V)을 구매해 항상 충전시에 사용하고 우천 및 안전사고에 대비하는 것이 바람직하다.

전기자동차 배터리 수명을 위해서는 가급적 완속 충전기를 사용하고 급속충전기는 꼭 필요할 경우에만 사용하길 권장한다. 

신현초  webmaster@jemin.com

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