현대모비스, 배터리셀 화재 진압한다…차세대 안전에 ‘주력’

발화 지점에 소화 약제 자동 분사
인접한 셀로 연쇄 열 전이 방지해

현대모비스의 소화 기능 탑재 배터리시스템./현대모비스

앞으로는 전기차 배터리 화재에 대한 걱정을 하지 않아도 될 것으로 보인다. 현대모비스가 전기차 배터리의 열 폭주를 원천차단하는 꿈의 기술을 세계 최초로 선보였기 때문이다. 현대모비스는 배터리시스템(BSA)에 일종의 '소화기'를 추가해 '배터리셀'이 발화했을 때 화재를 즉시 진압할 수 있게 했다. 지난해 배터리 과열 방지 신소재를 개발한 데 이어 다시 한 번 경쟁사보다 한 차원 높은 기술을 선보인 것이다.

최근 유럽·중국·인도 등 주요 국가들이 배터리셀의 최초 발화 후 열폭주를 최소 5분간 지연시키도록 의무화하고 있으며 일부 국가에선 열전이 자체가 발생하지 않도록 법규를 강화하는 방안도 추진 중이다. 이에 따라 셀 단위 소화 기능을 갖춘 현대모비스의 배터리시스템이 시장에서 차세대 안전기술로 각광받을 것으로 보인다.

14일 현대모비스에 따르면 이번에 개발한 BSA는 내열 소재를 활용해 열과 화염으로부터 열폭주를 지연시키는데 그치지 않고 이를 원천 차단하도록 설계됐으며 배터리관리시스템(BMS), 소화장치와 배터리 케이스 등으로 구성된 하드웨어, 그리고 이를 제어하는 소프트웨어 로직으로 구성된다.

특히 배터리시스템 내부에 일반 가정용 소화기 용량 3.3㎏의 5배에 달하는 소화약제를 탑재했다. 약제는 냉각·절연성·침투성이 뛰어나며 환경과 인체에 무해한 성분이다. 현대모비스는 기술을 개발하며 배터리케이스와 소화장치 등 총 3종의 국내외 특허도 출원했다.

또한 전기차 배터리가 항상 안전한 상태를 유지하기 위해선 배터리관리시스템의 정밀한 모니터링이 필요하다. 현대모비스의 BMS는 센서가 수집한 실시간 데이터를 기반으로 배터리의 온도·전압, 배터리시스템 내부의 압력을 분석해 이상 징후를 판단 후 발화 시 소화 약제를 분사할 위치를 설정하고 소화 장치에 작동을 명령한다.

소프트웨어는 배터리시스템에서 발생할 수 있는 물리적 변화에 빠르고 정확한 판단과 대처가 가능하도록 설계했다. 현대모비스의 고신뢰성 판단로직에는 다중안전장치와 이중화된 알고리즘 구조를 적용한 것이 특징이다.

박용준 현대모비스 배터리시스템연구실장은 "주행거리를 향상시킨 대형 전기차가 등장하며 배터리시스템의 안전 기준도 더욱 까다로워지고 있다"며 "앞으로 글로벌 기준을 상회하고 하드웨어와 소프트웨어가 통합된 고도화된 배터리시스템을 개발해 글로벌 시장에 선보이겠다"고 밝혔다.

전문가들도 현대모비스의 신기술에 대해 긍정적으로 평가하고 있다. 이항구 한국자동차연구원 연구위원은 "전 세계적으로 배터리 열폭주를 방지하는 기술을 개발하는 게 화두"라며 "소비자들이 전기차 화재에 대한 부정적인 인식들을 없애는 데 기여할 것으로 보인다"고 밝혔다.

이호근 대덕대학교 미래자동차학과 교수는 "전기차 안전성을 높이고 소비자들의 불안감 해소에 도움이 된다면 캐즘(일시적 수요 정체) 극복에 기여할 수 있을 것"이라면서도 "다만 안정 장치가 도입됐을때 전기차의 전체 가격이 올라간다면 역효과가 날 수 있어 원가 절감도 고려해야 한다 "고 당부했다.

한편 현대모비스는 지난해부터 배터리 과열을 방지하는 신소재를 개발하며 전기차 열폭주를 예방하는 기술을 끊임없이 고도화시키고 있다. 전기차 초고속 충전 시 발생할 수 있는 배터리 과열을 방지해주는 배터리셀 냉각 소재인 '진동형 히트파이프'가 대표적이다.

진동형 히트파이프는 알루미늄 합금과 냉매로 구성돼 있으며 배터리셀 사이사이에 배치해 급속 충전 시 치솟는 배터리 내부 온도를 낮춰준다. 초고속 충전 시 배터리 발열량이 증가하더라도 이를 버틸 수 있는 안정적인 열 관리 시스템을 구현해 전기차 충전시간을 크게 단축시킨다.