LG·삼성·SK, 차별화 된 ‘배터리 안전기술’ 눈길

배터리 상태 파악, 충방전 관련 서비스 출시
생산·이용 단계부터 열 전파 방지 고도화

서울의 한 아파트 게시판에 전기차 충전시설 화재안전 매뉴얼이 게시돼 있다./연합

최근 잇단 전기차 화재로 소비자들의 불안감이 확산하면서 배터리 기업별 안전 관리가 도마 위에 올랐다. 국내 기업들은 이미 설계 및 생산 단계부터 철저한 안전성 확보에 집중하고 있다는 설명이다. 특히 연쇄적으로 열 전파가 일어나며 화재 및 폭발로 번질 수 있는만큼 '열 전파 현상'을 차단하는 기술력을 고도화하는 중이다.

11일 배터리업계에 따르면 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 배터리 3사는 전기차 운전자가 차량 내 배터리의 상태를 파악하고 올바른 충방전 습관을 가질 수 있도록 돕는 다양한 서비스들을 내놓고 있다.

대표적으로 국내 1위 업체인 LG에너지솔루션의 'B-Lifecare(비-라이프케어)'는 전기차 배터리 종합진단 서비스로 사용자가 스마트폰 어플리케이션을 통해 배터리 상태를 확인할 수 있다. 충전 이력은 물론 개인별 운행 및 충전 습관을 분석해 사용자에게 제공하고, 완충·과충전 여부 및 급속·완속 충전 비중을 알 수 있어 올바른 충전 습관을 가질 수 있도록 돕고 있다. 배터리의 퇴화 상태, 배터리 스트레스 관리 점수, 배터리 성능 변화 등의 정보도 제공한다. 지난달 말 기준 약 1만대의 차량이 비-라이프케어 서비스를 이용하고 있다.

생산 단계에서는 배터리 셀 제조 과정에서 엑스레이 등을 통해 불량 검사를 자동화하는 등 공정별 전수 검사 체계를 구축했다. 또한 모듈에 방화 소재를 적용하고 팩은 발화가 되더라도 배터리 팩 밖으로 불이 빠져나오는 시간을 지연시키는 소재로 만들고 있다. 프리미엄 제품인 하이니켈 NCMA(니켈·코발트·망간·알루미늄)는 설계 최적화를 통해 열 제어 기술을 향상했다.

올해 말 양산 예정인 원통형 46-시리즈에는 셀 단계에서 배터리 내부 폭발 에너지를 외부로 빠르게 배출시켜 셀의 저항을 줄이고 연쇄 발화를 방지하는 '디렉셔널 벤팅' 기술을 적용한다.

배터리 이용 단계에서는 배터리관리시스템(BMS)을 통해 배터리 이상 징후를 사전에 모니터링한다. BMS 기술은 클라우드과 빅데이터, 머신러닝 등을 활용해 실시간으로 정보를 수집해 분석함으로써 사용자에게 보다 정확한 진단 및 예측 정보를 제공하고 있다.

아울러 LG에너지솔루션은 BMS 고도화를 위해 미국 반도체업체 ADI와 셀 내부 온도 측정 기술 업무협약(MOU)을 맺었으며, 최근 퀄컴과 협력해 차세대 전기차에 탑재될 첨단 BMS 진단 솔루션을 발표하기도 했다.

LG에너지솔루션 관계자는 "배터리 제조 이후에는 배터리 관리 시스템을 통해 배터리 이상 징후를 사전 모니터링함으로써 안전하고 건강한 배터리 사용을 도울 수 있다"고 설명했다.

삼성SDI는 셀부터 팩까지 단계별 전문가로 구성된 '열 전파 방지 협의체'를 사내에 구성해 제품군에 최적화된 솔루션을 적용하고 있다. 열 전파를 예측하는 소프트웨어도 개발하고 고도화 중이다.

SK온은 분리막을 지그재그 형태로 쌓는 'Z폴딩' 기법을 통해 배터리 셀이 받는 스트레스를 줄이고 양극과 음극의 접촉 가능성을 차단해 화재 발생 위험을 낮추는 기술을 도입했다. 분리막 사용량이 일반 공정 대비 많지만, 안전성을 높일 수 있다. 또한 배터리 제조에 쓰이는 양극활물질의 구조적 안전성을 높이고 배터리 장기 성능을 향상하기 위해 원소 배합을 조정하는 복합 도핑 기술도 상용화했다.

업계에 따르면 최근 3년간 발생한 139건의 전기차 화재 가운데 운행 중에 발생한 건은 68건이었다. 36건은 주차 중에, 26건은 충전 중에 발생했다.