'초고속 충전의 역설' 전기차 배터리 수명 단축 속도 2배 빨라

지오탭 보고서…'100kW 이상 급속 충전' 배터리에 충격

(사진=폭스바겐)

[더구루=홍성일 기자] 100kW 이상 고속 충전 시스템을 자주 이용할수록 전기차 배터리 수명이 더 빠르게 줄어든다는 조사 결과가 나왔다. 충전 시스템 외에도 기후, 운전 습관, 차종 등이 배터리 수명 단축 속도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

11일 캐나다 텔레매틱스 기업 지오탭(Geotab)에 따르면 최근 발행한 보고서를 통해 100kW 이상 초고속 충전을 일상적으로 사용한 전기차의 배터리 수명이 완속 충전을 주로 사용한 제품보다 2배 빠르게 단축됐다. 지오탭은 보고서가 21개 모델, 2만2700대 이상의 전기차에서 확보한 데이터를 분석해 작성됐다고 덧붙였다.

지오탭에 따르면 연구에 참여한 전기차들의 배터리는 연평균 2.3%씩 성능이 저하됐다. 초고속 직류(DC) 충전에 의존하는 차량의 배터리는 2.5% 성능이 떨어졌으며, 같은 모델이더라도 완속 충전의 비중이 높으면 연간 성능 저하율이 1.5%로 하락했다. 지오탭은 이런 차이가 전체 충전 중 급속 충전의 비중이 12%를 넘어설 때 극적으로 나타나기 시작했다고 설명했다.

지오탭은 배터리 수명에 영향을 미치는 충전용량을 100kW라고 밝혔다. 지오탭은 "100kW를 넘어서는 순간 배터리 내부에 전기화학적으로 무리를 주기 시작한다"며 "100kW 용량으로 전류를 밀어넣으면 리튬 플레이팅 현상 발생이 가속된다"고 설명했다. 리튬 플레이팅은 충전 전류가 너무 높아 리튬 이온이 음극 내부로 들어가지 못하고, 금속 형태로 쌓이는 현상을 말한다. 리튬 플레이팅은 배터리 성능 저하와 내부 단락, 화재 위험을 키우는 것으로 알려져있다.

또한 지오탭은 평균 기온이 섭씨 25도를 넘는 지역에서는 연간 성능 저하폭이 0.4% 더 커졌고, 영하의 날씨에서 급속 충전을 할 경우에는 구조적 손상을 입을 가능성이 증가했다며 '배터리 커디셔닝 시스템'의 중요성을 강조했다. 이외에도 배터리 충전 상태가 20% 미만이거나 80% 이상일 때 오랫동안 방치해도 수명이 눈에 띄게 빨리 단축됐으며, 무거운 짐을 싣고 다니는 다목적 차량이나 밴의 배터리도 승용차보다 빠르게 성능이 저하된 것으로 확인됐다. 

업계 관계자는 "지오탭 보고서의 결론은 더 빠르고 뜨겁게 충전할수록 배터리 성능이 저하된다는 것"이라며 "급속 충전만 줄여도 배터리를 더 오래 사용할 수 있다는 점을 확인시켜줬다"고 말했다.