히터의 계절이 다가왔다. 전기차 차주들에겐 시름이 늘었다. 충전을 얼마나 더 자주해야 할지, 장거리 운전 시 난방을 마음 놓고 틀어도 될지.

날씨가 추워지면 전기차 배터리 효율이 떨어지고 그만큼 주행거리가 줄어드는 탓이다.

전기차 주행거리는 왜 기온에 따라 떨어지는 것일까? 주행거리를 최대한 유지시킬 방법은 없을까?

겨울철 난방 시 주행거리 30~50% 감소

전기차 공조시스템 작동에 따른 주행거리 감소
(자료: 한온시스템, 삼성증권)

1회 충전 시 주행거리는 주로 상온(영상 20~30℃)을 기준으로 하지만, 저온 시에는 상황이 달라진다. 이를 간과하고 장거리 주행을 하다가 방전이 되는 상황이 오면, 멈춘 차 안에서 추위에 떨어야 할 수도 있다.

추위에 약한 전기차. 근본적 이유는 전기차 배터리 원재료인 리튬이온의 낮은 에너지 밀도 때문이다. 리튬이온 배터리는 액체인 전해질 사이를 리튬 이온이 오가면서 전기를 발생시키는데, 온도가 낮아지면 전해질이 굳거나 얼면서 저항이 증가한다. 전기 흐름이 원활해지지 않는 것이다.

여기에 히터까지 작동시키면 히터가 배터리를 소비하기 때문에, 주행거리는 30~50%까지 급감한다.

히트펌프 시스템의 부상

배터리 효율이 온도에 좌우되는 만큼 해답도 온도에 있다. 전기차 배터리의 최적 기능을 위해서는 주변온도를 유지시켜 주어야 한다. 동일한 배터리 셀을 사용해도 열에너지 관리 기술에 따라 주행거리가 차이가 난다.

이에 히트펌프 시스템이 각광받고 있다. 테슬라 2021년형 모델(모델Y, 모델3)과 현대차 아이오닉5에서 가장 두드러진 변화 중 하나로는 히트펌프 시스템의 기본사양화가 꼽힌다.

히트펌프 시스템은 열을 이동시켜주는 장치다. 전기차 배터리 대신 전기모터, 인버터 등 부품에서 발생하는 폐열을 난방에 활용한다. 그만큼 배터리 사용은 줄이고 주행거리를 늘려준다.

테슬라 모델3
(사진: 테슬라 홈페이지)

테슬라 구형 모델3 롱레인지의 경우, 저온 주행거리(273km, 영하 7℃ 기준)가 상온 주행거리(446km)의 61% 수준에 불과한 결과를 보인 바 있다. 그런데 모델3 리프레쉬 버전에서 히트펌프 장착은 이에 대한 돌파구가 됐다.

저온 주행거리가 기존 273km에서 438km로 60% 향상된 것이다. 이는 서울에서 부산까지(407km)를 추가 충전 없이 한 번에 갈 수 있는 거리다.

상온 주행거리(496km) 대비 저온 주행거리(438km)는 88% 수준까지 올랐다. 전기차 경쟁에서 주행거리가 압도적 요소가 된 만큼, 히트펌프의 기본사양화는 점점 늘어날 전망이다.

주요 전기차 Heat Pump 및 PTC히터 장착 현황
(자료: 각 사, 삼성증권)

야외 주차 피하고, 완속 충전하고

실생활에서 배터리 효율을 높이는 방법으로는 야외주차를 피하고 완속 충전을 해주는 방법이 있다. 역시 핵심은 배터리 온도 관리다.

실내 주차장을 이용해 적정한 배터리 온도를 유지한다면 저온에 취약한 배터리 성능 저하를 막을 수 있다. 충전 중인 상태에서 히터를 미리 돌리는 것도 배터리 소모 없이 실내 온도를 높여주는 방법이다.

월 1회 이상 완속 충전도 권장된다. 완속 충전의 경우 리튬 이온 배터리의 각 셀이 균형 있게 충전되어 최적의 성능을 유지하는 데 도움이 된다.

전기차 성능을 따질 때 저온 주행거리도 눈 여겨 봐야 한다. 이에 따라 전기차 차주들이 감당하는 충전 스트레스가 달라지기 때문이다. 같은 시간을 충전해도 주행거리가 떨어지는 겨울철, 배터리 최적 온도에 대한 관심이 좋은 대비가 될 수 있다.

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