추운 겨울에 강한 전기차는 없나요?
추운 겨울에도 따뜻하게 히터를 맘껏 틀 수 있는 전기차가 곧 옵니다.
[카QA센터-42] 겨울철 추위에 강한 전기차는 없나요?
전기차가 처음 나왔던 시기에 제 후배 하나가 겨울에 제주도에 놀러 갔다가 SM3 EV를 렌터카로 빌린 적이 있습니다. 회사에서 이벤트로 충전소가 설치되어 있는 펜션과 연계해서 싸게 빌려주는 이벤트였던 걸로 기억합니다. 그때만 해도 한번 충전하면 갈 수 있는 거리가 150km 내외로 많이 짧았던 시절이긴 했지만 제주도처럼 제한된 거리를 가는 데는 큰 문제가 없을 거라 생각했습니다.
둘째 날이었나. 하루를 잘 놀고 남은 주행 거리 60km를 확인하고 30Km 남짓 떨어진 숙소로 출발하는데 눈이 좀 날리기 시작했습니다. 시야도 확보해야 하고 날도 좀 추워서 히터를 틀고 성애 제거를 작동시켰더니 갑자기 60km가 30km로 확 줄어드는 겁니다. 혹시나 숙소까지 못 가고 중간에 멈출까 봐 조마조마 하면서 히터도 못 켜고 왔다는 무용담을 들은 적이 있습니다.
테슬라 주행거리보다 문이 일단 열릴까요?사실 아이폰 같이 배터리를 사용하는 모든 전자 제품들은 추위에 취약합니다. 현재 대세인 리튬 이온 배터리의 충방전은 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 통해 이루어집니다. 추운 겨울엔 리튬 이온의 이동 속도가 줄어들어서 에너지 효율성이 낮아지면서 차가운 주행 초반엔 에너지 소모량이 더 늘어납니다. 조금 달리다 보면 온도가 올라가서 상황이 나아지지만, 극한의 추위에선 계속 영향을 받습니다. 같은 원리로, 충전시간도 길어져서 1.2~1.5배까지 더 걸리기도 하고요.
겨울철에 반드시 필요한 히터도 겨울철 전기차 주행 거리를 잡아먹는 큰 요인입니다. 내연기관 차량은 감소 엔진의 열기로 뜨거워진 냉각수를 히터 코어에 순환시켜 공기를 데우기 때문에 히터로 인한 에너지 소비는 팬을 돌리는 미미한 수준이지만 전기차는 엔진이 없으므로 배터리의 전력을 뽑아서 그야말로 전기난로를 사용하는 것과 같습니다. 집에서 난방할 때 전기난로 쓰면 전기세가 확 올라가는 경험들 다들 있으실 겁니다.
현대차 블로그 참조이런 겨울철 약점을 보완하기 위해서 차에서 발생하는 열을 최대한 활용해서 배터리를 따뜻하게 유지해 주고 필요한 실내 난방에도 사용하는 배터리 히팅 펌프 시스템이 개발되었습니다. 옵션으로 적용이 가능한데 이를 적용한 현대차 코나 일렉트릭의 경우에는 노르웨이에서 진행된 혹한기 주행 거리 변동 비교 실험에서 다른 메이커들의 결과를 압도하는 성능(10% 감소 vs 20~30% 감소)을 보였습니다. 최근에 출시하는 테슬라 모델 Y와 모델 3 뉴 모델에도 이런 시스템이 들어간다고 합니다.
노르웨이에서 진행했던 혹한기 주행 거리 결과입니다. 신고치 와 차이가 제일 적은 차가 코나였습니다.더 궁극적으로는 추위에 영향을 받지 않고 전기적 성능을 유지할 수 있는 차세대 배터리가 개발 중에 있습니다. 대부분의 리튬이온 배터리는 양극과 음극 사이에 접촉을 방지하는 분리막이 위치하고 액체 전해질이 양극, 음극, 분리막과 함께 있지만, 전고체 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질이 포함되면서 고체 전해질이 분리막의 역할까지 대신하고 있습니다.
삼성 SDI 홈페이지 참조액체 전해질을 사용하면 온도 변화로 인한 배터리의 팽창이나 외부 충격에 의한 누액 등 배터리 손상 시의 위험성이 존재하기 때문에 안정 장치들이 필요한데, 전고체 배터리는 구조적으로 단단하고 안정적이며, 전해질이 훼손되더라도 형태를 유지할 수 있기 때문에 관련된 부품들을 줄이고 그 자리에 배터리의 용량으로 채울 수 있기 때문입니다. 그리고 추위에서도 변함없는 성능을 내며 충전도 훨씬 빠릅니다.
현대와 삼성이 올 초에 만난 이유도 LG화학과 SDI 주가가 폭등하는 이유도 다 이 전고체 배터리의 무한한 가능성에 주목하기 때문입니다. 아직은 고체 상태에서의 효율을 개선하고 단가를 낮추야 하는 등 상용화를 위해 넘어가야 할 산들이 많이 있지만 빠르면 5년 이내에 늦어도 2030년에는 시장 전체를 바꾸는 Game Changer가 되지 않을까요? 그때가 되면 요즘 같은 한파에도 아무 걱정 없이 전기차 히터를 사용할 날이 올 겁니다.
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