스마트폰을 2년 정도 쓰다 보면, 배터리가 맛이 가고 있다는 느낌이 들기 시작합니다. 완충을 해도 하루를 버티지 못하는 일이 잦아지면 ‘아, 폰 바꿀 때가 되었나’ 하고 새 폰을 찾기 시작합니다.
스마트폰에서 겪은 리튬 배터리 수명에 대한 인식 때문에 전기차도 몇 년 안에 사용 가능 용량이 확 줄어드는 게 아닐까 우려하는 분들이 많으실 것 같습니다.
국내외 사례를 통해 주행 거리에 따른 전기차 배터리의 상태에 대해 알아보겠습니다.
10만 km 주행한 테슬라 모델 S 배터리 아직 쌩쌩
사진 : Tesla Model S / 출처 : Tesla
아래 자료는 네덜란드-벨기에의 테슬라 포럼에서 전 세계 350명의 테슬라 모델 S 보유자를 대상으로 수집한 주행거리별 배터리 완충 시 용량 변화 그래프입니다.
X 축이 주행거리, Y 축이 배터리 완충 시 잔량인데요, 약 20만 km가 넘는 주행거리에서도 90% 이상의 배터리 용량이 유지되고 있는 것을 볼 수 있습니다.
엘론 머스크의 말에 따르면, Tesla 연구실에서의 연구 결과 50만 km 주행 test 후에도 배터리 완충 용량이 신품의 80% 선으로 유지되었다고 합니다. (신뢰도는 조금 생각해 봐야 할 지도)
그래프 : 테슬라 모델 S 배터리 용량 변화 그래프 / 출처 : electrek
닛산 리프는 조금 아쉬운 결과, 그러나!
사진 : 닛산 리프 2012년식 / 출처 : 닛산
모든 전기차가 테슬라 같다면 배터리 성능 저하 걱정을 좀 덜겠지만 (물론, 테슬라도 더 지켜봐야 하지만 ㅎㅎ), 메이커/모델별로 차이가 있는 결과나 나타나고 있습니다.
아래 그래프는 북미에서 2010년부터 판매된 닛산 리프의 배터리 수명에 대한 조사 결과인데요, 리프의 경우 테슬라 모델 S에 비해 배터리 용량의 감소가 큰 모습을 볼 수 있습니다.
초기의 24kWh 배터리의 경우 5년 정도 사용 시 배터리 용량이 80% 정도까지 떨어지는 모습을 볼 수 있고, 이후 출시된 30kWh 팩의 경우에도 용량 감소가 테슬라 대비 빠르게 일어나는 모습을 보여줍니다.
그러나, 닛산 리프 초기 버전의 경우, 배터리 열관리에 미흡한 모습이 있었습니다.
미국에서 평균 기온이 매우 높은 주, 예를 들어 아리조나, 텍사스, 플로리다, 네바다, 남부 캘리포니아 등의 지역에서 고온을 견디지 못하고 배터리 열화로 인한 눈에 띄는 용량 감소가 일어났습니다.
결국, 2015년 이후 공식 적용된(실제 2013년부터 몰래 일부 적용을 시작했다고 합니다.) 신형 리자드 배터리 이후 이런 부분이 많이 해소되었습니다.
현재 배터리의 성능과 배터리 열 관리 기술은 닛산 리프 출시 당시 보다 많이 발전하였습니다.
극판 활성물질이나 전해액 등 화학적인 측면에서의 성능/품질 향상과 수랭식 배터리 온도 관리 시스템 도입 등으로 배터리팩의 열관리가 강화되고, 겨울철 주행거리 감소를 크게 줄여주는 히트 펌프 시스템의 도입 등, 위의 닛산 리프 1세대와 다른 결과를 보여줄 수 있는 기술적 진전이 있었습니다.
따라서 위의 결과만 가지고 현재 본격적으로 국내에 판매가 이루어지고 있는 전기차들의 배터리 상태를 예측하는 데는 무리가 있죠.
국내는? SM3 Z.E. 10만 km 주행 후 85% 이상!
사진 : 르노삼성 SM3 Z.E. / 출처 : 르노삼성
좋은 전기차 기사를 많이 내고 있는 전자신문이 한국산업기술시험원(KTL)에 의뢰해 누적 9만 4308㎞를 주행한 르노삼성 전기차(SM3 Z.E.) 배터리 충·방전 성능 시험을 한 결과,
원래 배터리 대비 방전 에너지 용량과 방전 용량이 각각 86.37%, 85.84%로 나타났습니다. 메이커가 아닌 공인시험 기관의 검증 결과이기 때문에 신뢰도가 높은 결과입니다. ( 전자신문 )
일반적으로, 국내 전기차에 많이 장착된 NCM 계열 리튬 배터리는 3000사이클 이상에서도 70~80% 이상의 수명이 유지됩니다.
기사에서 언급된 것처럼, 전기차의 경우 배터리 잔량이 20~30% 이상일 때 80% 이상 (혹은 완충)으로 충전하는 패턴이 많기 때문에 일반적인 완전 방전 기준 사이클보다 더 긴 수명을 갖게 되고, 결과적으로 10만 키로 가까이 주행한 차량에서도 좋은 결과를 얻을 수 있었다고 평가됩니다.
메이커별 배터리 보증 내용
현재, 전기차 제조사에서는 배터리 및 전기차 전용 부품에 대해서 일반 보증보다 훨씬 긴 시간의 보증을 제공하고 있습니다.
메이커들의 보증 조건을 볼 때, 배터리 수명과 품질에 대해 어느 정도 합리적인 수준의 자신감을 엿볼 수 있습니다.
또한, 볼트 EV, 코나 EV, 니로 EV 등 400km 수준의ㅏ 주행거리를 가진 전기차들은 SM3 Z.E보다 더 큰 용량의 배터리를 장착하였고, 리튬 배터리 기술적으로도 발전이 있었기 때문에 더 나은 결과가 나올 수 있을 것으로 보입니다.
무엇보다, 모두 아시는 것처럼 같은 마일리지라도 배터리를 어떻게 관리하느냐에 따라 사용 기간에 따른 배터리 상태는 크게 달라질 수 있습니다. 아래 내용을 확인해 보세요. (전기차 배터리 관리 어떻게 해야 할까?)
