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전기차를 만들 수 있는 비결

작성자고향풍년|작성시간26.06.06|조회수42 목록 댓글 5

전기차를 만들 수 있는 비결

현대자동차그룹의 BMS 기술은 세계 최고 수준으로 평가받고 있는데요. BMS는 구체적으로 무엇이며, 전기차에서 어떤 역할을 할까요? 지난 1편, “현대 사랑자동차그룹이 배터리를 개발하는 이유”에 이어 본편에서는 현대차그룹의 BMS 기술에 대해 자세히 소개해 드리고자 합니다.

전기차 시대에 자동차 제조사의 역할은 지금보다 더 중요해질 것입니다. 왜냐하면 구동계가 바뀌어도 자동차 산업의 본질은 바뀌지 않기 때문입니다. 자동차 산업의 본질은 바로 사랑 시장과 소비자가 원하고 필요로 하는 자동차를 만드는 것입니다. 비슷한 용량의 배터리를 탑재한 같은 차급에서도 더 힘차게, 더 먼 거리를 달리는 전기차가 있기 마련이죠. 이처럼 자동차 제조사의 능력에 따라 전기차의 성능도 천차만별이 됩니다.

배터리를 관장하는 BMS의 역할을 표현한 인포그래픽

현대차그룹은 사랑 시장과 소비자의 요구에 선제적으로 부응하기 위해 전기차와 관련된 여러 기술을 연구·개발하고 있습니다. 이는 안전성, 주행거리, 충전 시간 등 소비자가 중시하는 전기차의 기본기를 끌어올리기 위해 하드웨어부터 소프트웨어에 이르기까지 방대한 R&D 노하우가 필요하기 때문인데요. 그중에서도 현대차그룹의 R&D 역량을 가장 잘 보여주는 사례가 바로 BMS 기술입니다.

BMS는 ‘배터리 관리 시스템(Battery Management System)’의 약자입니다. 배터리를 전체적으로 관리하고 보호하는 동시에 자동차가 배터리를 사용하는 데 필요한 제어 정보를 제공하는 역할을 담당하죠. BMS의 완성도는 자동차 제조사의 전기차 기술 노하우를 판가름하는 기준이 되기도 합니다. 이 BMS 분야에서 현대차그룹은 세계 최고의 기술력을 보유하고 있습니다.

이러한 BMS의 핵심 기능은 크게 3가지로 구분할 수 있습니다. 바로 ①배터리의 전반적인 시스템을 수시로 모니터링하는 기술 ②배터리 내부의 수많은 셀을 종합적으로 관리하는 셀 밸런싱(Cell Balancing) 기술 그리고 ③과충전·과방전과 같은 배터리 문제가 발생했을 때 이를 효과적으로 제어하는 기술인데요.

우선, 배터리 시스템 모니터링 기술은 배터리가 높은 효율을 바탕으로 안정적으로 작동할 수 있게 만들어 주는 핵심 분야입니다. 배터리의 상태(SoC, State of Charge)를 실시간으로 파악하고, 배터리 내구 수명(SoH, State of Health)을 정밀하게 예측해 운전자에게 제공합니다. 나아가 배터리의 이상 징후를 신속하게 탐지하고 분석, 예방할 수 있게 해줌으로써 시스템의 신뢰성을 높이고, 문제가 발생하는 것을 미리 방지할 수 있습니다.

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BMS의 두 번째 핵심 기능은 바로 셀 밸런싱입니다. 전기차의 배터리는 수십 개에서 수백 개에 이르는 셀로 이뤄져 있습니다. BMS는 이 모 사랑든 셀의 상태를 관리합니다. 각 셀의 온도 및 출력 상태가 비슷해야 배터리 전체의 내구성과 성능을 최적으로 유지할 수 있기 때문입니다.

가령 배터리 셀들의 전압에 편차가 생길 경우, BMS는 이를 미리 인지해 셀 사이의 전압 편차를 줄이기 위한 셀 밸런싱 제어를 수행하는데요. 현재 배터리의 온도와 상태를 종합해서 배터리가 제공할 수 있는 최대 출력을 수시로 연산합니다. 배터리 팩 안의 많은 셀 중에서 하나만 성능이 저하되어도 전체 배터리 성능은 떨어지므로, 배터리 셀 개별 관리를 통해 전기차 배터리 수명을 연장하는 게 매우 중요합니다.

BMS의 세 번째 핵심 기술은 바로 안전 제어입니다. BMS가 배터리 상태를 수시로 확인해 이상 현상을 포착하면 심각도에 따라 미리 대응할 수 있기 때문인데요. 가령 특정 고장 발생 시, 배터리의 최대 출력을 줄임으로써 차량의 최고 속도를 제한하는 것도 가능합니다. 이를 통해 부품의 손상을 최소화하면서도 고객이 안전하게 서비스 센터로 이동할 수 있도록 도울 수 있습니다.

이러한 비상 상황뿐만 아니라 평소에도 BMS에서 제한하는 허용 출력 내에서 전기차 주행 및 충전이 이뤄지므로, BMS의 역할은 그만큼 매우 중요합니다.

위에서 말씀드렸듯, BMS는 전기차의 주행 성능과 안전을 보장하는 핵심 기술입니다. 더욱이 BMS는 배터리 상태에 관한 수많은 정보를 바탕으로 전기차의 출력 수준을 결정하는데요. 이 과정에서 BMS는 전기차의 전비 성능에도 큰 영향을 주게 됩니다.

현대차그룹은 일찍이 전기차를 자체 개발하고 양산하는 과정에서 다양한 기술적 난제를 극복하면서 앞서 말씀드린 BMS의 핵심적인 기술들을 확보할 수 있었습니다. 물론 멀티 급속충전 시스템, V2L 등과 관련된 다양한 기술들을 남들보다 일찍 개발하고 양산하는 과정에서 예상치 못한 어려움에 직면하는 경우도 많았습니다. 그럼에도 불구하고 이를 극복하는 과정에서 자체적으로 BMS 기술력을 축적함에 따라 경쟁사들과의 기술 격차를 벌릴 수 있었습니다.

BMS 모니터링 정보를 제공해 전기차의 기술을 업그레이드하는 프로세스를 설명하는 인포그래픽

동시에 신뢰도 높은 BMS 제어 로직을 구현하기 위해서는 양산 차량에 대한 모니터링 정보가 매우 중요합니다. 이를 위해 현대차그룹은 현재 개발 중인 차량의 BMS 제어 상황을 원격으로 상세 모니터링하는 체계를 구축함과 동시에, 대형 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 물류업체나 택시업체를 비롯한 로지스틱스 및 모빌리티 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 서비스 업계와의 협업을 통해 배터리 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 진단과 관련된 다양한 정보를 제공받고 있습니다. 이렇게 제공받은 정보를 활용해 BMS 제어 로직을 원격으로 실증하고, 배터리 진단에 관련된 다양한 신기술들을 검증하는 테스트베드로 활용하고 있습니다.

이러한 효율적인 개발 체계를 구축하고 있는 것도 현대차그룹이 가진 BMS 개발 경쟁력의 원천으로 볼 수 있습니다. 다양한 개발 경험과 협업을 발판으로 현대차그룹은 BMS 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있습니다.

또한, 현대차그룹의 기술력을 쉽게 체감할 수 있는 부분이라면 차량의 동력성능과 배터리의 내구 수명 부문인데요. 배터리는 순간적으로 높은 출력을 내야 할 때 수명이 줄어들 수 있습니다. 급속/초급속 충전 또한 마찬가지 상황이 발생할 수 있죠.

이러한 상황에서 배터리의 내구 수명을 최대한 유지하는 동시에 충분한 동력성능을 확보한 현대차그룹의 전기차는 이미 세계적으로 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 많은 찬사를 받고 있습니다. 그 속에는 현대차그룹이 배터리의 고유 특성을 정확히 파악한 후, 이를 BMS 제어에 반영해 출력과 내구성을 모두 잡았기에 가능했던 이야기죠.

BMS의 배터리 센싱 및 제어 정밀도에 따라 주행 성능에서는 큰 차이가 생깁니다. 예컨대 동일한 배터리 조건에서도 더 잘 달리는 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 전기차를 만들 수 있는 건데요. 따라서, 현대차그룹은 배터리에 대한 깊은 이해를 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 바탕으로 성능과 내구 수명을 양립하는 최적의 BMS 제어에 대한 개발에 집중하고 있습니다. 이 점이 바로 현대차그룹이 아이오닉 5 N이나 EV6 GT와 같은 고성능 전기차를 내놓을 수 있었던 비결이기도 합니다.

BMS 정교한 제어로 전기차에 주어지는 긍정적인 효과를 표현한 사진

BMS 제어는 정교한 개별 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 셀 상태 파악 및 성능 제어, 그리고 다른 제어기와의 협조 제어 등 다뤄야 할 부분이 많아 개발 난이도가 높으며 상당한 노하우가 있어야 하는 분야입니다. 현대차그룹은 오래전부터 하이브리드 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 차량을 개발하며 BMS 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 제어 기술을 쌓았으며, 지금의 전기차, 수소연료전지차에 이르기까지 다양한 BMS 제어 노하우를 축적했습니다.

이러한 과정이 있었기에 전기차 고객에게 강력한 동력성능과 업계 최장의 배터리 보증을 동시에 제공할 수 있었습니다. 참고로 현대차 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 아이오닉5 N과 기아 EV6 GT 등 고성능 전기차에는 더욱 업그레이드된 배터리 제어 기술들이 적용되어 있습니다.

이처럼 현대차그룹은 BMS 기술을 선도하며 안전진단 기술 강화에 매진하고 있습니다. 앞으로는 배터리의 미세한 내부 이상 움직임을 수시로 확인해 중요한 부품 문제가 발생하기 수개월 전에 사전 정비 알림 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 서비스도 충분히 제공할 수 있습니다. 나아가, 클라우드 서버의 안전 감시 시스템과 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 자동차를 실시간 연결함으로써 배터리의 상태를 원격 정밀 진단하는 ‘온보드-클라우드 통합 안전관리 시스템’으로의 전개 또한, 적극적으로 준비하고 있습니다.

이처럼 현대차그룹은 전기차 대량 보급 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 시대 이후까지 준비하고 있습니다. 전기차 시장이 충분히 성숙한 뒤에는 고객의 기대도 더욱 높아질 것입니다. 이를 위해 보다 세밀한 부분까지 꼼꼼히 개선할 필요가 있는데요. 현대차그룹은 BMS 소프트웨어의 OTA 업데이트를 통해 이런 고객의 기대에 부응하고자 합니다.

배터리 수명 예측과 이에 기반한 배터리 수명 연장 제어, 그리고 충전과 관련된 다양한 고객 편의 기능 제공 등을 포함해 BM 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑S 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 소프트웨어가 할 수 있는 일은 매우 많습니다. 따라서, 현대차그룹은 자체 기술력을 더욱 높이는 동시에 외부 전문가들과의 협업을 지속하면서 BMS 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기술의 완성도를 더욱 끌어올릴 계획입니다.

현대차그룹이 세계 최고 수준의 BMS 기술을 보유하기까지의 과정은 순탄치 않았습니다. 그러나 하이브리드 자동차와 같은 친환경차 개발 초기부터 BMS 소프트웨어 자체 개발을 고수하며 다양한 시행착오를 바탕으로 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기술력을 쌓을 수 있었습니다. 이처럼 오랜 시간과 다양한 시도를 거쳐 축적된 BMS 기술은 전기차 시대만이 아닌 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 PBV, UAM, 로봇 등과 같은 배터리를 활용하는 다양한 미래 모빌리티 산업에도 활용될 예정입니다. 더욱 효율적이고 안전한 BMS 기술의 발전이 기대되는 이유입니다.

같은 에너지를 사용하고도 더 멀리 달릴 수 있는 전기차를 만드는 비결은 매우 복잡합니다. 그러나 기본적인 원칙은 크게 다르지 않습니다. 바로 높은 에너지 효율을 위해 에너지 소비의 모든 부분을 꼼꼼히 살펴 개선하는 것입니다.

전기차를 고를 때 소비자가 가장 중시하는 부분은 무엇일까요? 가장 먼저 눈길이 가는 부분은 1회 충전 주행거리일 것입니다. 1회 충전 주행거리가 길수록 충전에 대한 부담이 줄어들 테니까요. 한번 충전으로 오래 달릴 수 있는 차를 만들기 위해서는 모든 시스템·부품의 에너지 효율을 확인하면서 개선점을 찾아야 합니다.

따라서, 같은 용량의 배터리로도 더 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 오래, 더 멀리 달릴 수 있는 전기차를 만드는 방법은 한 가지 기술에 있는 게 아니라 수많은 기술이 합쳐져야 가능한 거죠. 오늘은 [HMG 전기차 배터리 기술 소개 - 마지막 편]으로 더 멀리 달리는 전기차를 만들기 위한 현대자동차그룹의 다양한 기술개발 현황을 소개합니다.

에너지 효율 향상에 영향을 미치는 대표적인 요소 중 하나는 바로 ‘열관리 시스템’입니다. 내연기관차에서 엔진과 같은 구동계가 적정 온도를 유지해야 하는 것과 마찬가지로 전기차에 탑재되는 배터리 또한, 최고의 효율을 발휘하기 위해서는 적절한 작동온도를 유지해야 합니다.

리튬이온 배터리의 경우, 일반적인 운전조건에서 최적의 작동온도는 20~35℃입니다. 이를 유지하기 위해 전기차도 내연기관차와 마찬가지로 냉각수를 사용하고 있습니다. 일례로 여름철에 배터리 온도가 과다하게 상승하면 열관리 시스템은 냉방 사이클을 작동해 배터리와 실내 냉각을 진행합니다.

전기차의 열관리 시스템은 이처럼 효율을 극대화하는 동시에 탑승객의 편안한 이동을 돕기도 합니다. 겨울철 실내 난방이 좋은 예입니다. 내연기관차의 경우 연료를 구동력으로 바꾸는 과정에서 발생하는 열손실이 크지만, 전기차는 모터로 구동하는 방식으로 에너지 효율이 매우 높아 열손실이 적습니다. 따라서, 실내 난방에 활용할 수 있는 열의 총량도 그만큼 적습니다. 그래서 대부분의 자동차 제조사는 전기차에 PTC 히터*를 적용해 실내 난방에 사용하고 있습니다.

PTC 히터 (Positive temperature coefficient heater) : 온도가 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 증가함에 따라 전류의 흐름을 제한하는 방식의 히터. 기온이 낮을 때는 전류가 흐르도록 해 온도를 높이고, 기온이 높을 때는 전류를 제한함으로써 온도를 낮추는 방식으로 스스로 일정한 온도를 유지한다. 대부분의 가정용 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 온풍기도 이 방식을 사용한다.

하지만, 현대차그룹의 전기차들은 겨울철 실내 난방을 PTC 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 히터에만 의존하지 않습니다. PTC 히터는 상대적으로 효율이 높 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑지 않아 많은 에너지를 소비하기 때문입니다. 대신 현대차그룹은 버려지는 에너지를 이용하는 ‘히트펌프’ 기술로 전기차의 기존 실내 난방 방식의 단점을 극복하고 있습니다.

히트펌프는 전기차의 내부에 장착된 전장 부품이 발산하는 열을 회수해 실내 난방에 사용합니다. 폐열을 활용해 실내 난방으로 소모되는 전력을 줄이는 원리인 거죠. 현대차그룹은 히트펌프 기술의 성능을 꾸준히 향상시키고 있습니다. 2014년 기아 쏘울에 처음 적용됐던 1세대 히트펌프가 지금은 3세대로 진화해 E-GMP 플랫폼 기반 전기차에 적용되고 있죠.

히트펌프는 겨울철 실내 난방 효율을 높여 전비 증가를 도모하는 기술입니다. 일반적인 저온에서 10% 이상의 전비 향상 효과를 볼 수 있는데요. 현재는 미래 히트펌프 기술을 선도할 가스 인젝션(Gas Injection) 기술을 연구하고 있습니다. 가스 인젝션은 기존 시스템 대비 극저온에서 냉매 유량을 증대하는 방식으로, 더 많은 열을 회수할 수 있어 큰 효율 향상을 기대할 수 있습니다.

더 멀리 달리는 자동차를 만들기 위한 노력은 여기서 그치지 않습니다. 현대차그룹은 열관리 시스템뿐만 아니라, 전기차의 배터리 셀 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 에너지 밀도 향상을 위한 다양한 기술을 연구 중에 있습니다. 특히, 배터리 설계 부분에서는 ①에너지 고용량화를 위한 ‘배터리셀 대형화’ ②고전류밀도 확보를 위한 ‘전극 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 후막화’ ③셀 두께 감소를 위한 ‘음극 2단 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 프레스’ ④셀 높이를 낮추는 ‘외장재(bat ear) 부피 축소’ 등의 기술이 대표적입니다.

① 에너지 고용량화를 위한 ‘배터리셀 대형화’

전기차의 1회 충전 주행거리를 늘리기 위해서는 배터리 셀 내에 담은 에너지의 양을 늘려야 합니다. 즉, 배터리 셀의 에너지 밀도를 높여야 하는 것이죠. 배터리 셀 대형화는 이를 위한 방법 중 하나입니다. 작은 셀과 큰 셀에 들어가는 부품의 수는 같지만, 셀이 커질수록 들어가는 부품의 부피 비율이 줄어드는 것이죠. 그만큼 배터리 셀 내부에 에너지를 담을 수 있는 공간도 더 확보할 수 있습니다.

② 고전류밀도 확보를 위한 ‘전극 후막화’

또한, 배터리 내부 설계 방식을 바꾸기도 합니다. 대표적인 사례가 전극 후막화입니다. 기존의 배터리 셀은 내부에 양/음극재와 알루미늄(Al), 구리(Cu) 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 집전체를 얇게 여러 장 쌓아 만들었습니다. 하지만, 전극 후막화 기술은 양극과 음극이 차지하는 부분의 두께를 키워 적층 개수를 줄이는 기술입니다. 이를 통해 자연스레 분리막과 같은 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부자재의 비율을 줄여 에너지 밀도를 높일 수 있고, 알루미늄이나 구리 등 배터리를 만드는 데 필요한 원자재도 아낄 수 있습니다.

③ 셀 두께 감소를 위한 ‘음극 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 2단 프레스’

음극 2단 프레스는 음극의 두께를 줄이는 기술입니다. 앞서 소개한 전극 후막화 기술이 전체 배터리 용량에서 양극과 음극이 차지하는 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부분을 늘려 배터리 용량을 증가시키는 방식이라면, 음극 2단 프레스는 음극을 프레스로 압착해 배터리 팩 크기를 줄이는 동시에 에너지 밀도를 높이는 기술입니다.

언뜻 생각하면 쉬운 기술처럼 보이지만, 전혀 그렇지 않습니다. 이유는 음극활물질 종류가 바뀌면서 프레스 공정 이후 두께가 늘어나는 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 ‘스프링 백(Spring Back)’ 현상 때문인데요. 현대차그룹은 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 이러한 문제를 2단 프레스 공법으로 해결했습니다. 이를 통해 원하는 두께의 배터리 셀을 정확히 만들어 에너지 밀도를 높일 수 있었습니다.

④ 셀 높이를 낮추는 ‘외장재(bat ear) 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부피 축소’

외장재(bat ear) 부피 축소는 파우치 타입의 배터리 셀을 위한 기술입니다. 파우치 타입 배터리 셀의 내부에는 접착을 할 수 있는 기능성 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 층이 있고, 내부의 양쪽 면에 열을 가해 서로 붙여 파우치 모양을 완성합니다. 이 과정에서 접착 후 끝부분이 일부 튀어나옵니다. 현대차그룹은 이처럼 튀어나온 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부분을 접어 적층 시 부피를 줄이는 방식을 연구하고 있습니다. 아주 미세한 공간이라도 조금 더 확보해 많은 에너지를 담기 위한 간절함이 담겼다고 할 수 있죠.

배터리 소재 연구 또한 놓칠 수 없습니다. 배터리 셀은 다양한 화학 소재로 구성된 에너지 저장 매체입니다. 양극활물질과 음극활물질의 용량을 확보하고, 에너지 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 밀도를 높이는 것이 무엇보다 중요합니다. 따라서, 현대차그룹은 에너지 밀도 향상을 위한 다양한 소재 기술을 연구하고 있습니다.

우선 양극재 부문에서는 니켈의 함량을 높이고 수명과 안정성을 개선하고 있습니다. 차량용 리튬이온 배터리 개발 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 초기에는 니켈 함량이 30% 이하로 적었지만, 현재는 80~90%로 상당히 높습니다. 단, 니켈 함량이 높은 제품은 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 수명과 열안정성에 다소 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 불리한 면이 있기에 신기술로 이를 극복해야 합니다. 현대차그룹은 다양한 원소 결합과 표면 처리를 통해 화학적으로 유도하지 않은 반응을 최소화하는 방식으로 이 문제를 해결하고자 노력하고 있습니다.

음극재의 경우, 기존에 사용하고 있는 흑연의 입자 고밀도화를 기본적으로 연구하고 있지만, 고용량 실리콘 기술 개발을 통한 에너지 밀도 향상에도 힘쓰고 있습니다. 실리콘 음극재는 흑연계 음극재보다 단위 에너지 밀도가 10배 이상 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 높다는 장점이 있어 흑연을 대체하는 소재로 각광받고 있으나, 충방전 과정에서 자연적으로 부피 팽창이 이루어지는 단점이 있어 이를 제어하는 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기술을 개발하는 것이 중요합니다. 따라서, 현대차그룹은 실리콘과 흑연의 적절한 조합을 통해 음극 에너지 밀도를 향상시키기 위한 방안을 연구하고 있습니다.

전해액은 셀 용량에 큰 영향을 주진 않지만 전해액의 용량이 줄어들면 그만큼 셀 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 에너지 밀도를 조금 더 향상시킬 수 있습니다. 또한, 전해액의 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 사용량을 최적화하거나, 고기능성 첨가제를 더해 배터리 셀의 수명, 출력 등을 개선하는 기술을 연구하고 있습니다. 분리막은 양극 및 음극이 내부 단락이 일어나지 않게 분리하는 역할을 합니다. 두께를 줄여 배터리 셀 내부에서 차지하는 부피를 줄이는 기술을 연구 중에 있습니다. 특히, 안전성을 확보하는 기술 개발에 초점을 맞추고 있습니다.

한편, 전기차 고객의 대기 시간을 크게 줄여주는 초급속 충전 관련 기술도 계속 진화하고 있습니다. 현재 현대차그룹은 초급속 충전 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 시 발생하는 열을 최소화하고 저항을 낮추기 위한 최적의 배터리 소재 개발과 구조 설계에 집중하고 있습니다. 이 과정에서 배터리가 뜨거워지는 현상을 최소화하면서도 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 고속 충전을 할 수 있는 충전 로직을 적용하고 있으며, 이를 지속 개선할 방법을 찾고 있습니다.

충전 시작 전 배터리의 상태를 최적화하는 배터리 프리컨디셔닝(Battery Preconditioning) 기능도 이와 관련한 대표적 사례입니다. 배터리 프리컨디셔닝은 충전소에 도달하기 이전에 배터리 온도를 최적 상태로 유지함으로써 충전 시간을 줄이는 기술입니다. 배터리는 기온이 낮을 경우, 충전 효율이 매우 떨어집니다. 따라서 충전 전부터 미리 배터리 온도를 조절해 초기 저항을 줄이는 것입니다.

이때, 배터리 프리컨디셔닝 기술은 전기차의 에너지를 사용한다는 근본적인 한계가 있습니다. 현대차그룹은 이와 같은 한계를 뛰어넘기 위해 ‘외부 열관리 스테이션’도 함께 개발하고 있습니다. 외부 열관리 스테이션은 배터리를 급속 충전할 때 전기차 내부 에너지로 열을 관리하지 않고 충전 스테이션의 에너지로 열을 관리하는 개념입니다.

전기차 배터리의 열을 효율적으로 관리하기 위해서는 따뜻한 냉각수와 차가운 냉각수가 모두 필요합니다. 따뜻한 냉각수는 충전 효율이 가장 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 높은 상태로 배터리 온도를 올릴 때 활용되고, 차가운 냉각수는 뜨거워진 배터리의 냉각을 위해 쓰입니다.

이렇게 외부 열관리 스테이션은 두 가지 냉각수를 모두 보유한 상태로 전기차를 충전할 때마다 배터리 상태를 파악해 필요한 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 온도의 냉각수를 차량 내부에 주입합니다. 냉각수를 데우거나 식히는 데 필요한 시간을 절감하는 동시에, 냉각수 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 온도 조절에 전기차 내부 전력을 소모하지 않아도 되니 효율성을 극대화할 수 있습니다. 특히, 겨울철에 외부 열관리 스테이션을 이용할 경우 기존 열관리 방식 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 대비 충전 속도를 최대 40% 이상 단축할 수 있습니다.

지금까지 소개해 드린 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 바와 같이, 현대차그룹은 전기차 대중화를 위해 전기차 배터리의 에너지 효율을 높일 수 있는 다양한 기술을 연구하고 있습니다. 이와 같은 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 각각의 기술이 전기차 전비에 미치는 영향은 일부일 수 있습니다. 그러나, 앞서 소개한 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기술 하나하나가 모여 전기차의 효율적인 전비를 만드는 데 큰 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 도움을 주고 있습니다. 또한, 기술 간 최고의 시너지 효과를 끌어내기 위한 노력도 병행하고 있죠. 이 과정에서 바로 지금보다 더 효율적인 전기차를 만들 수 있는 것입니다.

같은 용량의 배터리를 탑재하고도 더 멀리, 더 편안하게, 더 즐겁게 달릴 수 있는 전기차를 만드는 비법에는 이처럼 많은 노하우와 기술이 필요합니다. 그러나 어디까지나 기본은 같습니다. 효율 향상을 위해 모든 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부분을 꼼꼼히 다듬는 것이죠. 우리 모두를 위한 내일의 모빌리티를 만들기 위해 현대차그룹은 다양한 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 연구개발을 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 진행하고 있으며, 앞으로도 더욱 멀리 달리는 안전한 전기차를 만들고자 끊임없는 노력을 다 할 것입니다.

전동화 선언한 현대차, 내연기관 개발도 계속 한다

현대자동차가 전동화 올인을 선언했지만 내연기관 개발도 당분간 계속 할 전망이다. 현대차는 20일, 2023 CEO 인베스터 데이를 열어 중장기 미래전략을 발표했다.

내연기관 차종부터 쌓아온 자동차 사업 노하우와 기술 역량, 브랜드 유산을 적극 계승하며 성공적인 전동화로의 전환에 박차를 가한다는 화두와 함께 이를 위한 중장기 전동화 전략 ‘현대 모터 웨이(Hyundai Motor Way)’를 제시했다. 이를 바탕으로 현대차는 2030년 전기차 200만대 판매를 목표로 제시했다.

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‘모터’라는 단어가 암시하듯 궁극적인 방향은 전동화다. 이를 위한 새로운 플랫폼을 포함하는 통합 아키텍처(IMA) 도입, 전기차 전용 생산시설 확충 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 등 전기차 생산역량 강화, 배터리 개발 및 전 영역을 아우르는 밸류체인을 구축한다는 것이다.

장기적으로 2030년에는 한국, 미국, 유럽 등 글로벌 주요시장에서 전기차 판매비중을 53%로 늘린다는 목표를 세운 현대차는 이를 위해 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 10년 간 109.4조원을 투자할 계획이다.

현대 모터웨이 1: 통합 아키텍처 기반의 새 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 플랫폼 개발...내연기관 개발도 계속

자동차의 뼈대인 플랫폼은 단순화가 화두다. 현대차는 차세대 통합 모듈러 아키텍처를 도입하면서 하나의 플랫폼으로 소형차부터 대형차까지 개발할 계획이다. 현행 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 E-GMP는 중대형급 차량용 플랫폼이다.

이 아키텍처의 또 다른 강점은 내연기관차와 전기차를 하나의 플랫폼에서 만들어낼 수 있다는 점이다. 현행 내연기관차 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기반의 코나와 순수전기차 플랫폼의 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 아이오닉 5가 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 다른 플랫폼을 사용하지만, 향후에는 하나의 플랫폼으로 두 차종을 개발할 수 있게 된다.

이런 강점이 있는 2세대 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 플랫폼은 2025년부터 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 2030년까지 현대차 4종, 제네시스 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 5종의 승용 전기차에 적용될 예정이다. 이 플랫폼은 5세대 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리와 고효율·고출력 모터 시스템 등 PE(Power Electric) 시스템 탑재를 목표로 개발되며, 향후 각형 NCM 배터리를 포함해 LFP(리튬인산철) 배터리 적용이 추진된다.

업계의 예측과는 달리 현대차는 당분간 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 두 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 가지 동력원을 모두 개발하는 투트랙 전략을 취할 방침이다. 당장 2025년까지는 내연기관 개발 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 투자비용을 줄이지 않는다는 것. 2026년부터 2030년까지는 이 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 비중이 줄어들고, 2030년이 지나서야 내연기관 개발 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 비중을 줄인다는 방침이다.

현대 모터웨이 2: 전기차 생산역량 강화

전기차와 내연기관 차량을 동시에 생산하는 울산공장. 사진=현대자동차

전기차와 내연기관 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 차량을 동시에 생산하는 울산공장. 사진=현대자동차

내연기관과 전기차를 혼류생산하는 것은 물론 새로운 전기차 전용 공장을 새로 짓는 것도 미래 전략의 일부다. 현대차는 이렇게 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 기존 내연기관 공장에 전기차 라인을 적용하는 방식으로, 한국 외에도 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 미국, 체코, 인도 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 등에서 EV를 생산 중이며 향후 현지 수요 증가를 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 고려해 추가 현지 라인 전환을 진행할 계획이다.

전기차 수요가 클 것으로 예상되는 시장에는 전용 전기차 공장을 세운다. 2024년 하반기 양산 개시를 목표로 건설하는 첫 전기차 전용 공장 미국 조지아 HMGMA(현대차그룹 메타플랜트 아메리카)와 2025년 양산을 목표로 하는 울산 EV 전용공장이 그 사례다.

현대차는 투 트랙 방식의 생산 역량 확대를 통해 글로벌 전기차 생산 비중을 올해 8%에서 2026년 18%, 2030년 34%로 확대하기로 했다. 2030년 주요 지역(미국, 유럽, 한국)에서의 EV 생산 비중은 전체의 절반에 육박하는 48%를 목표로 늘려 나간다.

주요 지역 별로는 전기차 전환 속도가 빠른 미국에서 현지 공장 EV 생산 비중을 올해 0.7%에서 2026년 37%, 2030년 75%로 확대할 계획이며, 유럽 공장에서는 2023년 7%, 2026년 30%에 걸쳐 2030년 54%까지 전기차 생산 비중을 높일 예정이다. 한국 공장에서는 2023년 14%, 2026년 24%에 이어 2030년에 전체 생산 중 36%를 전기차로 생산할 방침이다.

현대 모터웨이 3: 배터리 개발...하이브리드 차량용 신규 배터리 올해 공개

현대차는 이미 남양연구소에 배터리 연구 전담조직을 구성에 운영 중이다. 현대차는 향후 10년 간 9조 5,000억원을 투자해 배터리 성능 향상 및 차세대 배터리 선행기술 개발, 인프라 구축 등을 적극 추진할 계획이다.

여기에 SK온, LG에너지솔루션 등 주요 배터리 회사들과 힘을 합치고, 스타트업, 학계 등 외부 협업도 꾸준히 확대해 다양한 신기술 개발에 나설 방침이다.

안정적인 배터리 소재 수급을 위해서도 노력하고 있다. 인도네시아 배터리 합작법인 공급용 양극재의 주요 소재가 될 리튬 공급을 위한 계약을 추진 중이며, 리튬, 니켈 등 전동화에 필수적인 원소재를 포함해 주요 소재의 안정적인 확보를 위해 노력하고 있다.

현대차는 안정적인 소재 수급부터 배터리 설계 및 관리 역량강화, 차세대 배터리 개발 계획을 수립해 배터리 전 영역을 아우르는 밸류체인을 구축한다는 구상이다.

현대차는 올해 하이브리드(HEV) 신모델을 선보이며 자체 설계한 배터리를 탑재할 예정이다. 해당 모델은 신형 싼타페 하이브리드일 것으로 전해진다. 이 배터리는 지난 2021년 SK온과 하이브리드차량용 배터리 셀 공동 개발을 위한 MOU를 맺은 이후 맺은 결실이다.

가격경쟁력이 있는 리튬인산철(LFP) 배터리 등 다양한 배터리 개발도 외부 전문업체와 함께 진행 중이다. 공동개발한 LFP 배터리는 2025년 경 신형 전기차에 탑재될 예정이다.

밸류체인1: 전동화 기술을 집약한 고성능 전기차 아이오닉 5 N

해외 언론사에 공개된 아이오닉 5 N 프로토타입. 사진=현대자동차

7월 공개를 앞두고 있는 아이오닉 5 N은 전기차의 고성능 모델로 주목받고 있다. 현대차는 아이오닉 5 N이 현대 모터 웨이의 실행을 알리는 상징적인 모델이라고 밝혔다.

현대차는 내연기관 N 모델을 통해 서스펜션, 차체 내구성, 브레이킹 시스템 등 여러 하드웨어적 기술 개발을 이뤄 왔으며, 아이오닉 5 등 전기차를 통해 BMS(Battery Management System), 열관리, 고성능 주행을 위한 소프트웨어 제어 기술 등을 고도화했다.

현대차 장재훈 사장은 “전동화의 시작을 알린 ‘아이오닉 5’가 역사적 자산인 ‘포니’로부터 영감을 얻어 탄생한 것처럼 올해 출시 예정인 ‘아이오닉 5 N’은 고성능 전기차로서 과거로부터 내려오는 현대차의 유산을 계승하며 EV 리더십을 확고히 하는 데 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.

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밸류체인2: 수소·미래차·로보틱스·AAM·SDV 등 미래 모빌리티 기술

현대차의 미래 밸류체인의 한 축인 소프트웨어 기반 자동차(SDV). 사진=현대자동차

현대차는 전동화 전환을 넘어 ‘스마트 모빌리티 솔루션 프로바이더’로서 미래 모빌리티 서비스를 구현하기 위한 다양한 노력도 펼치고 있다.

먼저 현대차는 탄소중립 실현을 넘어 수소에너지 생태계 구축을 통한 신성장 동력 확보를 목표로 미래 수소생태계 비전을 공개했다. 특히 수소생태계 비전을 실현하기 위해 현대차그룹의 여러 주체들이 협업하는 ‘수소사업 툴박스(Toolbox)’ 구축을 추진한다는 계획을 발표했다.

수소사업 툴박스는 수소 생산부터 공급망 탄소중립 달성을 위한 그린 스틸 등 친환경 부품 적용, 수소에너지를 활용한 친환경 물류 시스템 도입, 수소전기차(FCEV) 판매 등을 아우르는 생애주기 전체가 상호 유기적으로 연결된 수소사업 모델을 뜻한다.

미래차 기술 고도화에도 집중하고 있다. 자율주행 분야에서는 2020년 3월 앱티브(Aptiv)와 설립한 자율주행 합작법인 ‘모셔널(Motional)’을 통해 기술 개발 및 상용화를 추진 중이다. 모셔널은 2023년 말 아이오닉 5를 기반으로 하는 무인 로보택시 사업을 상용화하는 데 이어 글로벌 주요 지역으로 로보택시 사업을 본격적으로 확대해 나갈 예정이다.

소프트웨어(S/W) 기반의 SDV 개발 체계 전환은 지난해 8월 인수한 ‘포티투닷(42dot)’을 중심으로 추진 중이다. HMG 글로벌 소프트웨어 센터인 포티투닷은 S/W 기술 플랫폼인 ‘타이탄 플랫폼(Titan Platform)’ 개발을 통해 S/W 내재화와 목적 기반 모빌리티(PBV, Purpose Built Vehicle) 서비스를 통한 S/W 고도화로 신성장 동력을 마련해 나갈 계획이다.

로봇 사업은 가장 주목받는 미래 사업 중 하나로 현대차는 보스턴 다이내믹스와 로보틱스랩이라는 두 사업 주체가 서로 다른 영역에서 시너지를 창출하며 사업을 지속 확장해 나갈 예정이다.

항공 모빌리티 분야에서는 2020년 미국 슈퍼널(Supernal) 설립 등을 통해 AAM(Advanced Air Mobility) 사업을 진행 중이다. 단기 및 중장기적으로 실제 크기의 기술 시제기(Full-scale Tech Model)를 개발해 파일럿 탑승 비행 테스트를 실시하는 한편, 기체 제조를 위한 기반 시설 확보를 추진한다.

전기차를 만들 수 있는 비결

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전기차를 만들 수 있는 비결

현대자동차그룹의 BMS 기술은 세계 최고 수준으로 평가받고 있는데요. BMS는 구체적으로 무엇이며, 전기차에서 어떤 역할을 할까요? 지난 1편, “현대 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑자동차그룹이 배터리를 개발하는 이유”에 이어 본편에서는 현대차그룹의 BMS 기술에 대해 자세히 소개해 드리고자 합니다.

전기차 시대에 자동차 제조사의 역할은 지금보다 더 중요해질 것입니다. 왜냐하면 구동계가 바뀌어도 자동차 산업의 본질은 바뀌지 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 않기 때문입니다. 자동차 산업의 본질은 바로 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 시장과 소비자가 원하고 필요로 하는 자동차를 만드는 것입니다. 비슷한 용량의 배터리를 탑재한 같은 차급에서도 더 힘차게, 더 먼 거리를 달리는 전기차가 있기 마련이죠. 이처럼 자동차 제조사의 능력에 따라 전기차의 성능도 천차만별이 됩니다.

배터리를 관장하는 BMS의 역할을 표현한 인포그래픽

현대차그룹은 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 시장과 소비자의 요구에 선제적으로 부응하기 위해 전기차와 관련된 여러 기술을 연구·개발하고 있습니다. 이는 안전성, 주행거리, 충전 시간 등 소비자가 중시하는 전기차의 기본기를 끌어올리기 위해 하드웨어부터 소프트웨어에 이르기까지 방대한 R&D 노하우가 필요하기 때문인데요. 그중에서도 현대차그룹의 R&D 역량을 가장 잘 보여주는 사례가 바로 BMS 기술입니다.

BMS의 두 번째 핵심 기능은 바로 셀 밸런싱입니다. 전기차의 배터리는 수십 개에서 수백 개에 이르는 셀로 이뤄져 있습니다. BMS는 이 모 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑든 셀의 상태를 관리합니다. 각 셀의 온도 및 출력 상태가 비슷해야 배터리 전체의 내구성과 성능을 최적으로 유지할 수 있기 때문입니다.

가령 배터리 셀들의 전압에 편차가 생길 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 경우, BMS는 이를 미리 인지해 셀 사이의 전압 편차를 줄이기 위한 셀 밸런싱 제어를 수행하는데요. 현재 배터리의 온도와 상태를 종합해서 배터리가 제공할 수 있는 최대 출력을 수시로 연산합니다. 배터리 팩 안의 많은 셀 중에서 하나만 성능이 저하되어도 전체 배터리 성능은 떨어지므로, 배터리 셀 개별 관리를 통해 전기차 배터리 수명을 연장하는 게 매우 중요합니다.

이러한 비상 상황뿐만 아니라 평소에도 BMS에서 제한하는 허용 출력 내에서 전기차 주행 및 충전이 이뤄지므로, BMS의 역할은 그만큼 매우 중요합니다.

BMS 모니터링 정보를 제공해 전기차의 기술을 업그레이드하는 프로세스를 설명하는 인포그래픽

BMS 정교한 제어로 전기차에 주어지는 긍정적인 효과를 표현한 사진

① 에너지 고용량화를 위한 ‘배터리셀 대형화’

② 고전류밀도 확보를 위한 ‘전극 후막화’

③ 셀 두께 감소를 위한 ‘음극 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 2단 프레스’

④ 셀 높이를 낮추는 ‘외장재(bat ear) 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 부피 축소’

전동화 선언한 현대차, 내연기관 개발도 계속 한다

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현대 모터웨이 1: 통합 아키텍처 기반의 새 【名品】 벗♡ 쉼터 幸福 사랑 플랫폼 개발...내연기관 개발도 계속

이런 강점이 있는 2세대 플랫폼은 2025년부터 2030년까지 현대차 4종, 제네시스 5종의 승용 전기차에 적용될 예정이다. 이 플랫폼은 5세대 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리와 고효율·고출력 모터 시스템 등 PE(Power Electric) 시스템 탑재를 목표로 개발되며, 향후 각형 NCM 배터리를 포함해 LFP(리튬인산철) 배터리 적용이 추진된다.

업계의 예측과는 달리 현대차는 당분간가지 동력원을 모두 개발하는 투트랙 전략을 취할 방침이다. 당장 2025년까지는 내연기관 개발 투자비용을 줄이지 않는다는 것. 2026년부터 2030년까지는 이 비중이 줄어들고, 2030년이 지나서야 내연기관 개발 비중을 줄인다는 방침이다.

현대 모터웨이 2: 전기차 생산역량 강화

전기차와 내연기관 차량을 동시에 생산하는 울산공장. 사진=현대자동차

내연기관과 전기차를 혼류생산하는 것은 물론 새로운 전기차 전용 공장을 새로 짓는 것도 미래 전략의 일부다. 현대차는 이렇게 기존 내연기관 공장에 전기차 라인을 적용하는 방식으로, 한국 외에도 미국, 체코, 인도 등에서 EV를 생산 중이며 향후 현지 수요 증가를 고려해 추가 현지 라인 전환을 진행할 계획이다.

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현대 모터웨이 3: 배터리 개발...하이브리드 차량용 신규 배터리 올해 공개