전기차 배터리, '내구성'. '혹한기 성능' 실전에선 어떤 게 더 중요할까?
전기차 배터리, '내구성'. '혹한기 성능' 실전에선 어떤 게 더 중요할까?
  • 이상원 기자
  • 승인 2020.06.23 17:23
  • 댓글 0
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일반적으로 전기차의 성능을 평가할 때 가장 중요한 요소로 꼽는 것이 1회 충전 주행거리다.

[M 오토데일리 이상원기자] 일반적으로 전기차의 성능을 평가할 때 가장 중요한 요소로 꼽는 것이 1회 충전 주행거리다. 한번 충전으로 가장 멀리 가고 충전시간이 가장 짧은 차가 좋은 차라는 의미다.

하지만 전기차 배터리는 엔진처럼 한결같은 성능을 유지하지 못하고 외부 환경에 커다란 영향을 받는다.

배터리가 처음 인증을 받았을 때의 상태를 유지하려면 내구성이 좋아야 하고 혹한이나 혹서에서도 성능이 한결같아야 한다.

최근 전 세계 전기차 보급률 1위를 자랑하는 노르웨이에서 배터리 성능 테스트가 진행됐다.

현재 판매 중인 전기차 20개 차종을 대상으로 겨울철 배터리 성능 저하가 주행거리에 얼마나 영향을 미치는지를 테스트한 것이다.

노르웨이 자동차 연맹(NAF)이 실시한 이 테스트는 추운 겨울에는 전기차의 배터리 성능이 떨어져 전비(電費)와 충전 효율이 여름철에 비해 낮아지는 점을 고려, 저온에서 차종별 성능 편차를 확인했다.

이번 시험에는 현대자동차의 코나 일렉트릭과 폭스바겐 e-골프, 닛산 리프, 테슬라 모델 S, 메르세데스-벤츠 EQC 등을 대상으로 실시됐다.

이들 전기차는 영하 2℃의 날씨에 도심부터 산길까지 다양한 지형을 배터리가 모두 소진돼 차가 완전히 멈출 때까지 주행했다.

그 결과 1위는 현대차의 코나 일렉트릭이 차지했다. 국제표준 배출가스 시험 방법(이하 WLTP) 기준 1회 충전 시 449km를 주행하는 코나 일렉트릭은 이번 테스트에서 405km를 주행했다.

WLTP 기준은 상온인 23℃에서 측정한 수치로, 코나 일렉트릭은 추운 겨울철 주행성능이 WLTP 기준의 91%까지 도달했다.

이번 테스트에서 20 개 전기차량의 평균 편차는 19.2%로 9%인 코나와 큰 차이를 보였다.

특히, 테슬라 모델 S 롱 레인지 모델은 테스트 차량 중 가장 긴 거리인 470km를 달렸지만, WLTP 기준치인 610km에 비해 26%나 차이가 발생했다.

이번 테스트에서 현대차의 아이오닉 일렉트릭은 279km를 달려 WLTP 기준치인 311km에 비해 10% 가량 차이가 났다.

코나 일렉트릭은 실내 온도를 21℃로 설정하고, 시트 열선을 켠 상태에서 시험 주행을 치렀으며, 주행 가능 거리가 14km 남은 시점에 절전 모드를 실행해 총 405km를 달렸다. 평균 전력소비량도 15.3kWh/100km로, 제원과 차이는 단 0.1kWh에 불과했다.

코나 일렉트릭이 겨울철에도 주행거리를 유지한 이유는 고효율 히트펌프를 탑재했기 때문이다.

실내 난방에 필요한 에너지를 최소화함으로써 겨울철에도 뛰어난 효율을 유지할 수 있었던 것.

전기차는 엔진 대신 전기모터로 움직이기 때문에 내연기관 자동차처럼 엔진에서 발생하는 열을 난방에 활용할 수가 없다.

때문에 난방에 필요한 별도의 전력 소모에 따라 주행거리가 줄어드는 게 일반적이다.

하지만 코나 일렉트릭에 탑재된 고효율 히트펌프는 외부에서 유입되는 공기 열원과, 구동 모터, 온보드차저, 통합전력제어장치 등의 PE(Power Electronics) 모듈, 그리고 배터리, 완속 충전기 등에서 발생하는 폐열을 회수해 실내 난방에 활용한다.

코나 일렉트릭은 또, 저온 급속 충전 시험에서도 우수한 성능을 발휘했다.

NAF는 영하 2℃의 기온에서 10% 미만으로 떨어진 배터리를 80%까지 충전했는데, 코나 일렉트릭은 제원상의 54분과 별 차이가 없는 55분이 소요됐다.

코나 일렉트릭은 차량 잔존 가치도 높게 나타나고 있다.

차량의 잔존가치를 분석하는 오토비스타 인텔리전스(Autovista Intelligence)가 최근 출고 3년. 누적 주행거리 6만km에 이른 2020년형 코나 일렉트릭의 평균 잔존가치는 47.2%라고 발표했다.

이는 전년 대비 6.4% 증가한 수치로, 푸조 e-208, 오펠 코르사-e, BMW i3보다 훨씬 높은 수치다.

코나 일렉트릭의 국가별 잔존가치는 독일이 49%로 경쟁차 중 2위, 영국은 59.7%로 1위, 스페인은 41.9%로 2위, 이탈리아에서는 48%로 1위를 기록하고 있다.

겨울철 배터리 성능과 함께 전체적인 배터리 내구성도 매우 중요하다.

중국 배터리업체인 CATL이 최근 100만 마일(160만km)까지 사용할 수 있다는 신형 배터리를 발표했지만 여전히 배터리 용량 저하는 전기차 이용자들의 큰 걱정거리다.

전기차 배터리는 시간이 지남에 따라 배터리 저장 손실이 증가하며, 7년 내에 최대 20%까지 손실이 발생하는 것으로 나타났다.

최근 영국 셀렉터 카 리싱(selectcarleasing.co.uk)이 발표한 보고서에 따르면 전기차 배터리는 시간이 지남에 따라 배터리 저장 손실이 증가하며, 7년 내에 최대 20%까지 손실이 발생하는 것으로 나타났다.

7년 정도가 되면 배터리를 교체해야 하는데, 현재 기준으로 배터리 교체 비용은 고성능 모델의 경우, 대략 800만 원에서 1천만 원에 달한다.

또, 차종에 따라 손실 속도에서 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.

셀렉터 카 리싱이 현재 시장에 출시된 최신 전기차 모델 13개 차종의 1년 후 배터리 저장 손실량을 분석한 결과, GM(제너럴모터스) 2019년형 쉐보레 볼트 전기차는 1년이 지난 후에도 용량 손실이 전혀 발생하지 않은 것으로 나타났다.

또 테슬라의 범용 모델인 모델 3는 0.6%, 모델 X는 0.7%닛산 리프는 0.8%, BMW i3는 0.9%가 감소, 내구성이 비교적 뛰어난 것으로 조사됐다.

반면, 2019 미쓰비시 아웃랜드 PHEV는 1년 동안 무려 4.1%, 기아자동차의 니로 PHEV는 3.5%나 저하, 배터리 내구성이 가장 낮은 것으로 조사됐다.

토요타 프리우스 프라임 PHEV는 2.3%, 크라이슬러 퍼시피카는 2.2%가 감소했고, 폭스바겐 e-골프는 1.7%, 포드 퓨전 에너지는 1.3%, 테슬라 모델 S는 1.1% 감소로 평균 수준을 유지했다.

배터리 제조사에 따라 내구성에서 차이가 있지만 같은 배터리 제조사라도 패키징 실력이나 차종에 따라서 내구성이 달라질 수 있다는 것이다.

배터리 내구성이 좋은 차량이 겨울철 등 외부 상황에서도, 혹은 반대 상황에서도 반드시 좋으리라는 보장은 없지만 두 상황에서 결과가 좋은 전기차가 다른 전기차보다는 확실히 성능 면에서 앞선다는 게 전문가들의 견해다.


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