[테크다이브] 성장 둔화 직면한 전기차 시장…BMS 기술이 중요한 이유

[디지털데일리 배태용 기자] 최근 전기차, 배터리 업계의 분위기가 심상치 않습니다. 내년부터 전기차 시장 성장 둔화가 본격적으로 시작될 것이라는 전망이 뚜렷해지면서, 전기차-배터리 기업 간에 협업이 무산됐다는 소식이 심심치 않게 들려오고 있습니다.

시장이 계속해서 커질 것을 예상하고 증설하려고 했으나, 급변하는 시장 상황에, 투자를 지속하기에 적절한 시기가 아니라고 판단한 것입니다.

단기간에 빠르게 커 온 전기차 시장이 최근 들어 성장 둔화하고 있는 것은 여러 요인이 있지만, 아직 전기차를 선호하지 않는 소비자들이 많아서입니다. 이들은 여러 가지 이유를 들며 '전기차'를 선호하지 않는다고 밝혀 왔는데요. 가장 큰 요인으로는 ▲안정성 ▲인프라 부족 ▲가격 등이 꼽힙니다.

그중에서도 '안정성'은 교통사고에서 배터리 발화, 폭발 등에 관한 불안감인데요. 뉴스 등에서 전기차 배터리 폭발에 관한 보도가 자주 이뤄지며 불신이 큰 상황입니다. 이를 타파하기 위해 국내⋅외 배터리 기업들은 '전고체' 배터리 개발에 한창이기도 하지만, 아직 개발 단계인 만큼 양산화까지는 시간이 꽤 걸릴 것 같습니다.

결론은 현재 기술력 내에서 전기차 배터리의 안정성을 소비자들에게 설득을 하는 것이 무엇보다 중요한 상황인데요. 그래서 중요한 것이 바로 BMS입니다. BMS란 'Battery Management System'의 약자로, 말 그대로 배터리를 관리하는 시스템입니다.

배터리의 충·방전, 배터리 잔량, 온도, 폭발 위험 감지 및 확인, 제어하는 것이 BMS의 주요 기능이라고 할 수 있습니다. 전기차에 있어선 배터리 고장을 예방하고 안정성과 효율성을 확보할 수 있는 핵심 장비로 두뇌와 같은 역할을 담당한다고 보면 됩니다.

합창단에 비유하자면 BMS는 지휘자입니다. 합창단의 지휘자가 다양한 목소리를 내는 합창단원의 템포와 높낮이를 맞춰 조화로운 하나의 곡을 완성해 가듯, BMS도 지휘자와 같이 각 셀의 전압, 전류, 온도를 조화롭게 맞춰 안정성을 최대한 끌어올리는 역할을 하기 때문이지요.

BMS는 크게 모니터링, 셀 관리, 제어 등 세 가지 기능을 수행합니다. 모니터링은 배터리 시스템 내 센서를 통해 측정한 전압, 전류, 온도 등을 실시간으로 감지하고, 이를 통해 배터리의 상태를 파악하는 기능입니다. BMS는 이러한 정보를 바탕으로 배터리의 충전 상태(SOC), 수명(SOH), 결함 여부 등을 판단합니다.

셀 관리는 배터리 셀 간의 편차를 줄이는 기능입니다. 배터리 셀은 생산 과정에서부터 미세한 차이가 발생할 수 있는데, 이러한 차이가 누적되면 배터리의 성능 저하와 안전사고로 이어질 수 있습니다. BMS는 셀 밸런싱 기술을 통해 각 셀의 전압을 균일하게 맞춰줌으로써 이러한 문제를 방지합니다.

제어는 배터리가 과충전, 과방전, 과전류가 발생하지 않도록 제어하는 기능입니다. BMS는 배터리의 전압과 전류를 실시간으로 모니터링하고, 설정된 기준을 초과하는 경우 충전이나 방전을 중단하거나 냉각팬 구동, 전원을 차단하는 등의 조처를 합니다. 이러한 조치를 통해 배터리의 수명과 안전을 도모합니다.

궁극적으로 BMS를 통해 배터리 수명, 성능, 안전성 관리가 이뤄지다 보니, 전기차의 안전성과 신뢰성을 높이기 위해서는 이 BMS의 기술 고도화가 무엇보다 중요하다고 할 수 있습니다.

이 때문에 국내⋅외 다수의 기업이 BMS 기술 고도화를 위해 팔을 걷고 나섰습니다. 최근에는 인공지능(AI)과 머신러닝(ML) 기술이 적용된 BMS는 배터리의 상태를 더욱 정밀하게 모니터링하고, 셀 균형화를 더욱 효율적으로 수행할 수 있을 정도로 기술이 발전하고 있습니다.

이러한 BMS는 기능 자체로만 보면 쉬워 보일 수 없지만, 절대 그렇지 않습니다. 실제 배터리에서 측정할 수 있는 데이터는 전압이나 전류, 온도 등 매우 제한적이며 배터리 내에서 볼 수 없는 것들을 파악해야 하는 어려운 작업이기 때문이지요.

이 때문에 양산화까지는 시간이 오래 걸리는 모습입니다. 국내 배터리 3사 중 하나인 삼성SDI는 지난해 'NGBS 2022'(Next Generation Battery Seminar)에서 차세대 BMS를 발표, 올해 이후로 양산을 이룰 것이란 목표를 제시했습니다. 업계에 따르면 양산까지는 2~3년이 더 걸릴 것으로 예상합니다.

이외 LG에너지솔루션과 SK온 역시 관련 투자를 늘리고 개발에 한창입니다. SK온은 전장용 반도체 전문 개발사인 오토실리콘과 함께 배터리 관리 핵심 역할을 수행하는 배터리관리칩(BMIC) 개발에 성공한 상태입니다. LG에너지솔루션은 현대차, 폭스바겐 등과 협업을 통해 관련 기술 고도화 나서는 중이라고 합니다.

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