최근 주차해둔 전기차가 폭발한 사고가 연이어 발생하면서, 전기차의 안전성과 관련해 우려가 높아지고 있다. 일부에서는 전기차가 주행하지 않더라도 100% 충전이 돼 있으면(full-charged) 언제든 사고가 일어날 수 있다는 얘기들이 돌고 있다.
이런 와중에 현대차∙기아가 배터리 충전량(SoC, State of Charge)과 화재 발생 간에 관계가 없음을 밝히며 100% 완충해도 안전하게 운행할 수 있다는 점을 강조했다. 현대차∙기아에 따르면 다른 가전제품의 배터리와 마찬가지로 전기차용 배터리는 100% 충전해도 충분한 안전범위 내에서 관리되도록 설계돼 있고, 만에 하나 문제가 발생하더라도 ‘배터리 두뇌’ 역할을 담당하는 첨단 BMS(배터리관리시스템)가 이를 차단하고 제어한다는 것이다. 더욱이 배터리 충전량에 의해 배터리 내부의 물리적 단락이나 쇼트 발생이 결정되는 것은 아니라는 점을 조목조목 설명했다. 현대차는 이와 함께 배터리 셀 오류 발생시 고객 통지 사각지대를 최소화하기 위해 법인 차량에 대한 실사용자 등록 필요성에 대한 홍보활동을 강화할 계획이라고 밝혔다.
현대차∙기아가 밝힌 '100% 충전 전기차 배터리의 안전성'을 낱낱이 파헤쳐보자.
우선 현대차∙기아는 안전성이 검증된 범위 내에서 배터리 충전 용량이 산정된다고 밝혔다. 즉, 충전량 100%를 기준으로 안전성을 검증하고 관리한다는 의미이다. 현대차 관계자는 "실제로 소비자가 완충을 하더라도 전기차 배터리에는 추가 충전 가능 용량이 존재하며, 운전자가 수치상으로 볼 수 있는 충전량은 총 3개의 마진이 반영된 결과"라고 공개했다. 무엇보다도 3가지 마진을 적용하는 가장 중요한 이유는 화재 발생 가능성을 고려한 것이 아닌 배터리의 내구 수명을 확보하기 위한 일환이라는 점을 강조한 것이다.
첫째, 배터리 제조사에서 설정하는 마진이 반영됐다. 예를 들어, NCM 배터리의 경우 g당 최대 275mAh 정도까지의 에너지를 담을 수 있으나, 배터리 제조사는 이보다 낮은 g당 200~210mAh 수준만 실제 사용될 수 있도록 설계돼있다.
둘째, 자동차 제조사 역시 일부 사용 가능 용량을 마진으로 남겨둔다. 즉, 소비자가 일반적으로 내비게이션 화면 등을 통해 볼 수 있는 충전량 수치는 배터리 셀 제조사와 자동차 제조사가 각각 설정한 마진을 제외한 상태로 안내되는 것이다.
마지막으로 BMS가 사용 가능 용량을 재산정하는 리밸런싱(Rebalancing) 과정에서도 일부 제외되는 용량이 있다. 배터리 팩 안의 많은 셀 중에서 하나만 성능이 저하되어도 전체 배터리 성능은 떨어지기 때문에 배터리 셀 개별 관리를 통해 전기차 배터리 수명을 연장하는 것은 매우 중요하다는 것이다. 가령 배터리 셀들의 전압에 편차가 생길 경우, BMS는 이를 미리 인지해 셀 사이의 전압 편차를 줄이기 위한 셀 밸런싱 제어를 수행한다. 이 과정에서 가장 적은 용량이 남은 셀을 기준으로 전체 충전 가능 용량을 재산정해 안전한 사용 용량 이상의 활용을 방지하고, 동시에 추가적인 용량 마진을 확보하고 있다.
현대차 관계자는 "이렇게 산정돼 소비자에게 안내되는 100% 충전량은 배터리 제조사와 자동차 제조사가 안전성 검증을 충분히 완료한 구간"이라며 "만에 하나 100% 충전을 넘어 과충전이 발생할 경우 전해액 분해 반응, 양극 구조 변경 등에 의한 안전 문제가 발생할 수 있다고 알려져 있다. 하지만 BMS는 이를 정밀하게 제어해 사전 차단하기 때문에 과충전 가능성은 없다"고 설명했다.
특히 현대차∙기아가 15년 이상 노하우를 바탕으로 개발한 BMS는 다중안전 체계를 바탕으로 총 3단계의 과충전 방지 기술이 적용돼 있어, 현재까지 단 한 건의 과충전 사고가 발생하지 않았다고 회사 측은 강조하고 있다.
현대차∙기아는 배터리 화재 발생 원인은 충전량과 관계가 없다고 재차 강조했다. 배터리 충전량이 화재의 규모나 지속성에는 영향을 줄 수 있지만 배터리 내부의 물리적 단락이나 쇼트 발생을 결정하는 핵심 요소는 아니라는 뜻이다.
현대차에 따르면 일반적으로 배터리 화재는 제조 불량 또는 외부 충돌 등에 의해 내부에서 물리적 단락 발생시, 양∙음극간 높은 전류가 흐르고 열이 발생하게 되는데, 이때 화학 물질이 분해되면서 생성되는 산소 및 가연성 부산물 등으로 인해 발화로 이어지는 경우가 대부분이다. 이때 충전량과 무관하게 단락 위치 및 면적, 그리고 사용되는 내부 물질 종류에 따라 실제 발열 및 화재 상황은 다르게 나타난다는 설명이다.
현대차는 따라서 충전량을 제한하는 것은 근본적인 대책이 될 수 없다고 설명했다. 더욱이 배터리 제조 결함이 없도록 배터리 셀 제조사와 함께 철저하게 품질관리를 하고 BMS를 통해 사전 오류를 진단해 더 큰 사고를 예방하는 것이 가장 중요하다고 강조했다.
현대차∙기아 BMS는 주행 및 충전 중 상시 진단 뿐만 아니라 시동이 꺼지는 주차 중에도 정기적으로 깨어나 주기적으로 배터리 셀의 이상 징후를 정밀 모니터링함. BMS가 모니터링하는 항목으로는, ▲전압편차 ▲절연저항 ▲전류 및 전압 변화 ▲온도 ▲과전압 및 저전압 등 다양하며, 최근 출시되고 있는 차량은 이에 더해 선제적으로 잠재적인 불량을 검출할 수 있는 ▲순간 단락 ▲미세 단락을 감지하는 기능도 추가돼 한 차원 높은 안정성을 제공하고 있음.
현대차∙기아 관계자는 “고객에게 보여지는 완충(100%) 상태는 안전성이 철저히 검증된 구간 내에서의 충전량을 의미하기 때문에 완충에 따른 불안감을 갖지 않으셔도 된다”라며 “앞으로도 배터리 사전 진단 및 화재 전이 방지 기술을 보다 고도화해 고객 여러분들이 안심하고 전기차를 운행할 수 있도록 하겠다”고 밝혔다.
한편, 현대차∙기아는 BMS가 감지한 셀 이상 징후를 고객에게 문자메시지를 통해 통보하는 시스템을 갖추고 있다. 이에 더해 고객 통보시스템의 사각지대를 최소화하기 위한 대비도 강화해 나갈 계획이라고 밝혔다.
현대차∙기아가 의미하는 사각지대는 리스 차량 또는 렌터카 등 회사명의로 등록한 법인차다. 회사명의로 등록됐기 때문에 BMS가 셀 이상을 진단했다 하더라도 문자로 통보가 불가능한 상황이기 때문이다. 이에 현대차∙기아는 대형 법인사 및 기업을 대상으로 법인차를 사용하는 실 운행자 명의로 등록하도록 설득하고 홍보한다는 계획이다. 실 운행자 명의 등록은 해당 법인에 소속된 고객이 커넥티드 서비스 어플리케이션을 내려 받은 뒤 간단하게 진행할 수 있다. 현대차∙기아는 최근 전기차 화재 발생에 대한 고객 우려가 높아진 상황에서 전기차에 대한 불안감을 해소하고 고객의 안전 주행을 돕기 위해 전국 서비스 거점에서 안심 점검 서비스를 진행하고 있다.
글= 정혜연 월간조선 기자
