'화재 막아라'… K-배터리, BMS 기술로 안전성 승부수
인천 청라동 전기차 화재로 배터리뿐만 아니라 배터리를 통제하는 소프트웨어에도 관심이 쏠리고 있다. LG에너지솔루션이 가장 적극적인 행보를 보이는 가운데 삼성SDI와 SK온 역시 동참하고 있다. 21일 업계에 따르면 국내 배터리사들이 BMS를 활용해 전기차 화재를 예방하는 데 집중하고 있다. BMS는 '배터리의 두뇌'로 불리며 배터리 화재를 막기 위한 시스템이다. 각종 센서를 이용해 배터리 셀의 상태를 실시간으로 진단한다. BMS에는 배터리 총 동작시간과 누적 충·방전량, 충전 상태, 열화 상태, 급속 충전 횟수 등의 정보가 담긴다. 고전압 부품 절연과 배터리 셀 간 전압편차, 모듈 온도와 같은 배터리 안전 관련 정보도 포함된다. 일반적으로 배터리 화재는 제조 불량, 외부 충돌 등에 따른 내부 단락으로 양극과 음극 간 전류가 흘러 열이 발생하며 시작된다. 여기에 분해된 화학물질로 생산된 산소 등이 더해지며 발화로 이어진다. 다만 실제 발열과 화재는 충전량이 아닌 단락 위치와 면적, 사용되는 내부 물질 종류에 따라 다르게 나타난다. 적은 충전량이라도 단락에 따른 화학물질의 반응 정도가 크면 화재 발생 가능성은 높아진다는 것이다. 결국 배터리 제조 결함이 없도록 철저히 품질관리를 하고, BMS를 통해 사전 오류를 진단해 화재위험 요소를 미리 차단하는 것이 가장 중요한 대목으로 꼽힌다. 특히 LG에너지솔루션이 BMS 기술개발 분야에서 앞서 나가는 모습이 눈에 띈다. LG에너지솔루션은 배터리 안전진단 소프트웨어 분야에서 20년 이상 축적된 BMS 설계 역량과 실증 데이터 활용 기술을 보유하고 있다. 아울러 BMS 분야에서 8000건 이상의 특허를 갖고 있으며 배터리 셀 기준 13만개 이상, 모듈 기준 1000개 이상을 분석한 실증 데이터로 기술을 연구 개발했다. 이미 10만대 이상의 전기차에 해당 기술을 적용해 90% 이상의 안전진단 검출률을 확보하기도 했다. 특히 안전진단 SW는 특정 셀 용량 편차, 충전 중 전압 하강, 비정상 퇴화·방전, 배터리 탭 불량, 미세 내부 단락, 리튬 과다 석출 등 다양한 불량 유형을 분석할 수 있다. LG에너지솔루션 관계자는 "최근 완성차 업체들의 안전진단 기술에 대한 관심이 높아지고 있지만 당장 신뢰성 있는 소프트웨어를 자체 개발하거나 적용하려면 많은 시간과 자원이 필요하다"며 "곧바로 차량용 BMS에 적용이 가능한 만큼 안전한 전기차 배터리 사용을 위해 고객들과 적극 협업할 것"이라 말했다. 삼성SDI는 자사 차세대 BMS에 배터리 팩 내부의 전류·전압, 셀 온도 등의 데이터를 파악해 이를 기반으로 배터리 이상을 에측해내는 기술을 적용했다. 차세대 BMS 적용 시 배터리 수명 15%, 주행거리 6%, 에너지 출력 10%를 확대할 수 있다. 무선 조작 및 사이버 보안 기능도 투입된다. 회사는 현재 차세대 BMS 시제품을 개발한 상태다. 차세대 BMS를 탑재한 배터리 양산 시점은 2025년 전후가 될 전망이다. 삼성SDI 관계자는 "BMS와 배터리는 기본적으로 높은 수준의 안전성을 갖춰야 고객의 신뢰를 얻을 수 있다"라며 "최종적으로 안전한 배터리를 생산하도록 할 것"이라 말했다. SK온 또한 BMS 고도화에 투자하고 있다. 전잔용 반도체 전문 개발사인 오토실리콘과 함께 배터리 관리 핵심 역할을 수행하는 배터리관리칩(BMIC)을 공동 개발했다. BMIC는 BMS의 성능을 좌우하는 부품으로, 전기차 배터리 팩이나 ESS에 탑재된 수백개의 배터리 셀의 전압과 온도 정보 등을 파악한다. SK온은 BMIC 개발을 통해 배터리 안전성 확보에 더욱 집중할 방침이다.
