[전기차는 안전하다] ⑤ BMS 있으면 화재 원천 차단, 미래 예언 기능까지…기술 공유 논란도
- 전기박사신문
- 2024-10-02 13:55:04
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※아래 기사는 전기신문에서 취재·작성한 기사입니다.
전기차 화재 사고로 BMS 고도화 경쟁 본격화
기본 기능이 '프로텍트', 과전압과 이상 징후 포착
데이터 축적으로 미래 이상 감지 기능도 빠르게 고도화
스타트업과 배터리 등 업계서 미래 신사업화도 추진 중
데이터 축적이 기술 핵심, 완성차와 배터리 업계 공익적 공유 신경전
김종훈 교수 "협의체 만들어 일부만이라도 공유할 수 있도록" 제안
BMS 배터리 관리 기술 [사진=현대자동차]
배터리 관리 시스템(BMS)이 안전한 전기차 시대를 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 배터리가 태생적으로 화재 가능성을 완전히 없애기는 어려운 만큼, BMS를 활용해 화재 피해를 미리 감지하고 최소화할 수 있다는 이유다.
이에 따라 완성차와 배터리 업계는 물론 관련 기업들이 BMS 기술을 고도화하기 위한 노력을 본격화하고 있다. BMS 기술이 안전과 직결되는 만큼, 얼마나 공유되고 발전할 수 있을지는 숙제다.
◆ BMS로 화재 참사 예방
현대자동차그룹이 전기차 화재 사고에 대해 '과충전' 가능성을 일축한 이유는 BMS가 있다는 이유에서였다.
BMS는 배터리팩에 장착된 센서에서 정보를 취합해 충전과 방전을 제어하는 장치다. 프로세서를 탑재한 모듈을 중심으로 인버터와 센서 등 다양한 주변 기기들로 구성된다. 고전압 배터리가 아닌 12V 배터리를 사용해 배터리와 별개로 동작한다.
LG이노텍이 개발한 무선 BMS. BMS 기술은 모듈을 동작하는 소프트웨어와 데이터가 핵심이다. [사진=LG이노텍]
BMS는 기본적으로 과충전과 과방전, 과열을 막는 기능을 한다. 셀마다 전압이나 열이 높아지면 충전이나 방전을 차단하는 방식이다.
'셀 밸런싱'도 핵심 기술이다. 셀마다 상태를 파악해 안정적으로 동작할 수 있도록 전압 등 편차를 제어한다.
BMS는 이를 통해 사용자가 특별한 관리를 하지 않아도 배터리를 안전하게 사용할 수 있도록 한다.
현대차그룹이 먼저 강조하긴 했지만, 최신 전기차는 충분히 과충전을 막을 수 있을 만큼 기술력을 확보하고 있다고 전문가들은 입을 모은다.
문제는 BMS가 얼마나 작동하는지, 또 이상 현상을 통지할 수 있는지다. 지난 전기차 화재 사고를 확인한 결과 벤츠 EQE350은 주차중 BMS가 동작하지 않았고, 기아 EV6는 차주에 BMS 텔레매틱스 기능 사용 동의를 받지 않은 상태였다.
현대차그룹은 주차중에서도 최대 60시간까지 BMS를 동작하도록 설정한 상태다. 과거 사고 사례를 연구해 가장 최악의 경우를 가정하고 적용했다.
정부도 나섰다. 제조사가 전기차에 BMS 통신 기능을 적용하고 10년까지 무상으로 제공하도록 했다.
배터와이의 배터리 셀 진단 시스템 [사진=배터와이]
◆ 미래 예언까지
BMS는 이제 화재 감지는 물론 화재 가능성까지 미리 파악하는 예언자로 발전하고 있다. 오랜 기간 축적한 데이터를 활용해 셀과 배터리 상태를 더 자세하게 진단하고 제어할 수 있게 됐기 때문이다.
BMS가 더 똑똑해진 결과다. 초기에는 전압과 온도 등 데이터를 활용해 배터리 건강 상태를 파악하는데 그쳤지만, 최근에는 화재 직접적인 원인인 단락 여부까지도 확인할 수 있게 됐다. 이른바 'SoX(State Of X)'라 부르는 상태 정보로, 연구 개발 분야는 나날이 다양해지고 있다.
BMS가 SoX를 확대할 수 있는 비결은 오랜 기간 축적한 데이터다. 실제 센서로는 전압과 온도 등 일부 정보만 취득하지만, 이를 기반으로 어떤 환경에서 셀이 열화되고 최소화할 수 있는지를 연구한다.
전기차가 더 안전해질 수 있다는 얘기다. 제조사들은 사용 정보를 취합하고 연구를 거듭하며 데이터를 축적하고 있고, 배터리 화재를 일으킬 수 있는 요인을 더욱 빠르게 찾아낼 수 있게 하고 있다.
새로운 사업 아이템으로도 주목받는다. 이른바 'BaaS(Battery as a Service), 스타트업 배터와이가 일찌감치 이상 징후를 진단하는 시스템을 개발해 따로 서비스 중인 가운데, LG에너지솔루션도 새로운 브랜드 '비.어라운드'를 발표하고 BMS 사업화를 선언했다.
클린일렉스는 KGM 토레스 EVX를 대상으로 스마트 제어 완속충전기 VAS 연동시험을 완료했다. KGM이 국내 완성차 업계에서는 유일하게 스마트 제어 충전기 정보 공유 작업을 마무리했고, 현대자동차그룹도 곧 동참할 것으로 알려졌다. [사진=클린일렉스]
◆ 기술 공유 논란도
BMS 기술 공개를 둘러싸고 이견이 커지는 이유도 이 때문이다.
최근 화재 사고 이후 배터리 업계 등에서는 안전을 위해 제조사가 BMS 기술을 공개해야 한다고 주장하고 있다.
그러나 제조사들은 난색을 표하고 있다. BMS 기술이 막대한 투자를 통해 확보한 자산인 만큼, 무상으로 개방하기는 어렵다는 이유다. 일부 수입차 업체는 정확하게 어떤 BMS를 쓰는지도 비밀에 부치고 있다.
스마트 제어 충전기가 실효성이 있냐는 지적도 여기에서 나왔다. 국내에서도 KG모빌리티를 제외하고는 아직 일부 정보 공유마저 어려워하는 상황, 최악의 경우에는 스마트 제어 충전기도 제 역할을 하지 못하게 된다.
업계에서는 이 같은 논란이 완성차와 배터리 업체 간 주도권 싸움 일부로 보고 있다. 완성차 입장에서 배터리 업체는 여러 공급사 중 하나일 뿐, 그러나 배터리 업계는 전기차 핵심 부품을 만드는 만큼 역할을 확대하려 한다는 것.
전문가들은 BMS 기술이 기업 자산임을 인정해야 한다면서도, 안전을 위해서는 데이터 일부라도 공유해야 한다고 평가한다.
김종훈 충남대학교 교수는 "배터리 데이터를 공유하는 것이 제일 좋지만, 협의체를 만들어 공유 정도를 결정할 수도 있다"고 제안하며 "BMS가 공유된다면 스마트 제어 충전기 등 외부 안전 장치도 필요 없게 될 것"이라고 말했다.
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