완전방전
완전방전은 배터리가 완전히 방전된 상태(0%)를 말한다. 간략히 완방이라고도 한다. 완전방전은 배터리를 오래 사용하기 위해 0%까지 완전히 방전시킨 후 충전하는 것이 좋다는 잘못된 상식에 기반하고 있다. 자동차는 완전방전되면 아무런 반응이 없게 된다. 전기차는 특히 완전방전을 피해야 한다.
전기차 완전방전을 피해야 하는 이유[편집]
일반 자동차에 주유 경고등이 있다면 전기자동차(EV)에는 충전 경고등이 있다. 하지만 EV의 경고등은 주유 경고등 보다 민감하게 봐야 한다. 전기차의 주행 가능 거리가 더 짧고, 완전 방전은 배터리에 좋지 않기 때문이다.
내연기관차들은 대개 기름이 10% 미만으로 남았을 때 연료 경고등을 띄운다. 하지만 연료 경고등이 들어와도 크게 걱정은 없다. 요즘 차들은 주행 가능 거리가 함께 표시되기 때문이다. 결정적으로 널린 게 주유소라 금세 급유 가능하다. 내연기관차는 주유 경고등이 들어와도 50km 넘게 가는 일이 많다. 그래서 경고등이 켜져도 급하게 주유소를 찾지 않는다.
전기차는 사정이 비슷한 듯 다르다. 전기차를 운행하다 보면 연료가 아닌 배터리를 충전해 달라고 메시지가 나온다. 현대차그룹의 전기차들(쏘울EV, 니로 EV, 코나 일렉트릭)은 배터리 잔량이 8%가 되면 이 메시지를 표시한다. 먼저 청각적으로 경고음이 울리며 내비게이션에 표시된다. 예를 들어 64kWh 용량 배터리의 8%는 5.12kWh다. 이를 5~6Km/KWh 효율로 계산해 보면 남은 주행 가능 거리가 25~30Km일 때 메시지가 표시된다는 추론이 가능하다. 메시지는 클러스터 우측 하단에 여러 겹이 겹친 배터리 표시 모양에 불이 들어온다. 정확한 명칭은 "구동용 배터리 잔량 경고등"이다. 지금까지 보았던 주유 경고등과는 완전히 다른 생김새이다.
배터리 충전 경고등이 들어오고 좀 더 운행하면 2단계 경고인 '노란 거북이'를 영접하게 된다. 이 경우 비상 상황 돌입한 것으로 간주해 배터리에서 모터로 보내는 출력을 제한한다. 그래서 가속 페달을 깊게 밟아도 차는 서행한다. 간혹 경사 급한 언덕에서는 차가 뒤로 밀릴 수도 있다. '노란 거북이' 경고등은 배터리가 3%가 남았을 때 들어 온다. 위의 예를 적용하면 남은 배터리 용량은 약 1.92kWh. 계산 상 약 10Km를 갈 수 있는 상황이다.
전기차도 여러 내연기관 차처럼 두 단계로 나누어 배터리를 충전 경고를 한다. 하지만 문제는 내연기관 차량과 비교해 충전 표시 시기가 다르고 그에 따라 주행 가능 거리도 차이 난다. 전기차는 내연기관보다 주행 가능 거리가 반 정도라서, 과거 내연기관차 연료 경고등 대하는 습관으로 운전하면 낭패 볼수 있다. 전기차 경험이 적은 사람들은 '어부바' 견인을 종종 당한다. 주행 가능 거리를 맹신했거나 본인 예상보다 충전소가 멀었던 것이다. 특히 주행 가능 거리가 짧은 1세대 전기차들이 이런 경우가 많다. 1세대 전기차의 주행 가능 거리는 100~200Km였고 경고등이 들어왔을 때 10~20Km 갈 수 있다. 그러나 배터리의 상태, 외부 온도 등에 따라 주행 가능 거리 편차가 크다. 여기에 배터리의 열화도 무시하지 못한다. 클러스터에 20Km 정도의 주행 가능 거리가 표시돼도 실제는 5~10Km밖에 주행을 못 한다.
요즘 나오는 2세대 전기차들은 그나마 배터리 기술력이 나아졌다. 그래도 간혹 구동용 배터리 방전되면 보험사나 제조사에 긴급 충전 서비스를 요청하면 된다. 하지만 이런 상황은 예방하는 것이 좋다. 불편함과 낭비되는 시간도 문제지만 배터리의 수명과도 연결되기 때문이다. 차라리 완전 방전 상태까지 방치하지 말고 충전소까지 견인하는 것이 배터리 관리에 나을 수도 있다.
리튬 폴리머 배터리의 효율적인 관리는 SOC(State Of Charge, 충전 상태)가 20%일때, 80%까지 충전하는 것이 효율상 좋은 것으로 알려져 있다. 그러나 정작 이렇게 운행하면 전체 배터리 용량 중 60% 정도만 활용하게 된다. 64kwh 배터리라면 38.4kwh 정도만 사용하는 꼴이 된다. 2세대 전기차 기준으로 주행거리가 184~230km 밖에 안된다. 그러므로 최소한 배터리의 완전 방전만큼은 피하는 게 좋겠다. 현대/기아 차량 전기차 운전자들은 노란 거북이를 만나는 것을 두려워해야 하고, 이 경고등을 보지 않는 것이 좋은 방법이다.
전기차 완전방전 시 대처법[편집]
물론 방전이 되지 않고 주행하는 것이 가장 좋겠지만 혹시라도 전기차가 방전될 경우 당황하지 않고 차분히 대처하는 것이 중요하다. 방전이 예상되지만 충전소까지는 주행할 수 있는 상황이라면 가능한 가깝고 평탄한 길로 주행하도록 한다. 또한 냉방 및 난방기기 작동은 즉시 멈추도록 한다. 하지만 방전이 예상됨에도 불구하고 충전소까지 갈 수 없을 것 같다면 차라리 주위의 안전한 곳에 정차하여 견인 서비스 등을 이용하는 것이 좋다. 견인서비스는 대부분의 자동차 보험에 포함되어 있고 차량 브랜드에 따라 자체적으로 진행하기도 한다.
전기차 이용이 점차 늘어나고 있는 상황이지만 아직까지는 일반 차량에 비해 상대적으로 주행 거리가 짧고 충전소도 주유소와 비교해 적은 만큼 전기차 배터리 관리에 주의해야 한다. 전기차 배터리가 완전히 방전될 때까지 운행하거나 방전 상태로 차량을 오래 방치하는 습관은 배터리 수명에 영향을 줄 수 있으니 주의하고 차량 경고등에 주의를 기울여야 한다.
전기차 방전방지 배터리 관리법[편집]
전기차의 핵심 부품인 배터리는 사용 기간에 따라 용량이 서서히 줄어들게 된다. 사용에 따른 자연스러운 열화를 피할 수는 없지만, 배터리 용량이 줄어드는 정도는 어떻게 관리하느냐에 따라 크게 달라지게 된다. 관리를 제대로 못해서 배터리 상태가 좋지 않다면, 전기차 방전 현상을 겪게 되거나 사용 중에 많은 비용을 들여 교체해야 하는 상황이 올 수도 있다. 향후 차를 중고로 판매하게 될 경우 제값을 받기 어렵기 때문에 배터리를 잘 관리하며 타는 것은 매우 중요하다.
- 고온을 피해야 한다.
지나친 고온에 차를 계속 노출하는 경우 배터리 수명을 떨어뜨릴 수 있다. 실제로 2011년부터 미국에서 운행된 닛산 전기차 리프의 경우, 애리조나 등 기온이 매우 높은 주에서 배터리의 열화가 매우 빠르게 진행되어 배터리 교체 리콜이 있기도 했다. 우리나라도 여름이 더욱 무더워지고 있는 데, 이런 고온에서 외부에 오랜 기간 주차할 경우 배터리에 손상이 갈 가능성이 있다. 이럴 땐 지하 주차장이나 그늘을 적극 활용하는 것이 좋다.
그리고 고속도로로 장거리를 달릴 경우, 휴게소에 들러 급속 충전하고 충전 종료 후 바로 고속으로 달리는 방식을 반복할 경우 배터리가 지속적으로 고온에 노출된다. 따라서, 충전이 완료된 후 다시 운행을 시작하는 초반엔 지나친 고속이나 급가속 등 과부하를 피하고 정속 주행으로 운행하는 것이 배터리 냉각에 도움이 된다.
- 전기차 방전이 배터리 수명을 감소시킨다.
꼭 리튬 이온이 아니더라도 모든 2차 전지(충방전을 통해 여러 번 쓸 수 있는 전지)는 완전 방전 수준까지 이르면 배터리 용량에 악영향을 미친다. 특히 극판에 대미지를 준다. 제조사에서는 배터리를 컨트롤하는 BMS에 과방전 보호회로를 넣어 관리를 한다. 그리고 배터리 실제 잔량은 계기판에 표시되는 것 보다 약간 여유가 있게 만든다. 디스플레이에 표시된 잔여 충전 량이 0%에 가까워도 실제로는 5% 전후의 추가적인 전력을남겨놓아서 과방전을 방지하는 것이다. 역으로, 충전량 100%로 표시되어 있다면, 실제론 약간의 추가적인 여유를 주어서 과충전을 대비한다.
이렇게 완전 방전을 피하도록 설계되어 있지만, BMS 마저 꺼지는 진짜 0% 환경에 노출되지 않도록 유의해야 한다. 특히, 충전 량이 매우 부족한 상태에서, 차량을 사용하지 않고 장시간 보관하거나 급가속 등으로 전류를 왕창 끌어쓰면 배터리 손상 가능성이 높아질 수 있다.
- 과충전도 피해야 한다.
리튬 배터리는 내부는 양극과 음극, 분리막, 전해액 등으로 이루어져 있는데, 배터리를 한계 전압 이상으로 과충전할 경우 양극에 문제가 발생할 수 있다. 물론, 배터리를 관리하는 BMS가 과충전을 방지하도록 자동으로 컨트롤하기 때문에 대부분 문제가 없지만, 만약을 대비해서 충전이 완료되면 커넥터를 분리하는 것이 좋다. 과방전을 더불어 고려하자면 20~80% 정도로 꾸준히 충전하는 것이 가장 좋은 방법이다.
- 한달에 한번 완속충전기로 완충한다.
전기차에 탑재된 리튬 이온 팩은 여러 개의 셀로 이루어져 있는데, 전기차를 충전 및 사용하는 과정에서 각 셀 별로 불균형이 생길 수 있다. 이런 불균형 상태가 지속될 경우 특성 셀의 상태가 나빠지면, 해당 셀의 상태가 전체 배터리의 성능을 결정하게 된다. 따라서, 모든 셀의 상태를 균형 있게 정상으로 유지하는 것이 중요하다. 배터리에 충격이 적은 완속 충전기로 완충을 하게 되면 리튬 이온 전지의 각 셀이 밸런스 있게 충전되어서 최적의 배터리 성능을 내는 데 도움이 된다. 특히, 이런 과정을 통해 특정 셀이 심방전되어 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이런 이유로 완속 충전기를 통한 정기적인 완충을 제조사에서도 권장하고 있다.
- 부드러운 운행 습관을 가진다.
배터리에서 순간적으로 많은 양의 전류를 끌어쓰는 일이 반복되면 배터리 수명에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있다. 중저속에서 전기차 토크가 좋기 때문에 급가속의 유혹을 많이 받을 수 있지만, 너무 급격한 과속을 반복하는 건 자제하는 게 좋다. 물론, 배터리 수명뿐만 아니라 잔여 주행거리도 쭉쭉 떨어지는 모습을 볼 수 있다.
- 배터리는 완속으로 충전한다.
급속 충전은 많은 양의 에너지를 단시간 내에 밀어 넣기 때문에 배터리 온도도 완속 충전에 비해 높게 올라가고 배터리 극판에도 부담을 준다. 그래서 차량 취급설명서 상에도 완속 충전이 배터리에 더 좋은 충전 방식이라고 언급하고 있다. 그렇다면, 급속 충전을 쓰면 어느 정도 배터리가 급격히 나빠지는 걸까? 다행히, 너무 걱정할 필요는 없다. 데이터에 따르면 너무 잦게 사용하는 것이 아니라면 심각한 영향을 미치지는 않는다.
요즘 출시되는 전기차들은 배터리 냉각 시스템을 잘 갖추고 있다. 최신 모델들은 수랭식 시스템을 적용하여, 정지 있는 충전 중에도 배터리 온도를 적정 수준으로 유지하는데 충전 시 가만히 들어보면 뭔가 돌아가는 소리가 들리는데 그것이 냉각 시스템이 돌아가는 소리이다. 결국, 필요할 땐 급속 충전을 이용하고, 충전 후에 정속 주행을 하여 배터리에 과부하를 주지 않는다면, 큰 수명 저하 없이 잘 사용할 수 있다.
참고자료[편집]
- 고석연 기자, 〈주유경고등과는 다르다고? 전기차 완전 방전을 피해야 하는 이유〉, 《이브이포스트》, 2020-10-20
- 한국자동차환경협회, 〈겨울철 더욱 주의해야 하는 전기차 방전과 대처〉, 《네이버 블로그》, 2020-11-26
- 로드트립캡핑, 〈전기차 방전 방지 배터리 관리법〉, 《네이버 블로그》, 2021-10-06
같이 보기[편집]
