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전기 자전거도 배터리 온도 관리가 필요하다... ThermoTRX

2023-02-03 오후 3:46:12
히트 펌프로 냉각수를 데우고 폐열을 수집해 온도를 끌어 올리는 등, EV는 배터리 온도 최적화를 위한 다양한 솔루션이 마련되어 있다. 그렇다면 EV 자전거나 스쿠터는 어떨까? 이제 이 분야에도 배터리 온도 매니지먼트가 필요해졌다.


겨울은 분명 자동차에게 매우 가혹한 계절임에 틀림없다. 특히 전기차라면 걱정은 더 커진다. 무엇보다 배터리 SOC가 급격이 줄어든다는 점이 가장 큰 걱정인데, 이는 곧 더 자주 충전해야 한다는 것과 함께 내 이동 반경이 줄어듦을 의미한다. 이렇게 겨울에 배터리 효율이 떨어지는 이유는 배터리 내부의 전해액 때문이다. 액체로 된 전해액은 기온에 따라 운동성이 변하는데, 특히 기온이 내려가면 전해액의 운동성이 떨어져 전하를 빨리 이동시킬 수 없는 상태가 된다. 결국 배터리가 전보다 더 빨리 줄어 들고, 그만큼 이동할 수 있는 거리도 함께 줄어든다.


그래서 전기차들은 히트펌프를 비롯해 새로운 배터리 온도 매니지먼트 시스템 개발에 열을 올리고 있다. 그렇다면 또 다른 일렉트릭 모빌리티 디바이스인 전기 스쿠터나 전기 자전거는 어떨까? 두 이동 수단은 배터리 온도 관리에 취약할 수 밖에 없다. 이유는 두 가지다. 자동차와 달리 두 이동 수단의 배터리는 고스란히 외부에 노출되어 있다. 게다가 히트펌프와 같은 복잡한 시스템을 장착하기에 구조가 지나칠 정도로 단순하다. 달리 말해 패키징이 어렵다는 뜻이다.


그래서 전기 스쿠터나 자전거는 겨울만 되면 주행거리가 1/2에서 심하면 1/3까지 줄어들기도 한다. 어쩌면 이동 개념의 말단부에 위치한 두 이동 수단이 기온으로 인해 심한 제약을 겪고 있는 셈이다. 그런데 앞서 이야기한 것처럼 스쿠터와 자전거는 자동차보다 훨씬 가혹한 환경에 놓여 있다.


통상적으로 리튬 이온 배터리를 위한 최적의 온도는 섭씨 22도 정도로 보고 있는데, 영하 6~7도 정도로 내려갈 경우 배터리 효율은 1/2까지 줄어들며, 영하 20도까지 내려간다면 배터리 내부의 화학적 반응이 완전히 멈춘다. 그러니까 방전된다는 뜻이다. 이 상태가 지속되면 심할 경우 배터리 파손까지 이어질 수 있다.


영하 20도까지 내려가는 일이 많지 않을 거라 생각하지만, 서울만 하더라도 얼마 전까지 영하 17도를 기록하기도 했다. 연중 단 며칠 뿐이지만, 배터리 파손은 단 한 번 만으로도 치명적이다. 그래서 최근 이 문제를 효과적으로 해결하려는 시도가 일어나고 있는데 지금 소개할 Thermo TRX도 그 중 하나다.


사실 이름만 거창하지 원리는 아주 간단하다. Thermo TRX는 배터리 셀 하나 하나를 열선으로 감쌌다. 그리고 온도가 지나치게 낮다고 판단될 경우 배터리 전력의 일부를 꺼내 열선 가열을 위해 사용한다. 사실 열선은 의외로 전력 소모가 크지 않은 편이라 배터리 SOC 소모량도 생각보다 크지 않다. 물론 배터리 컨디션 유지를 위해 배터리를 사용해야 한다는 것이 아이러니한 일이긴 하다.


다만 열선이 지나치게 높은 온도로 배터리를 가열할 경우 자칫 배터리 손상이나 폭발로 이어질 수 있기 때문에 일정 온도 이상 올라가지 않도록 서모스탯을 달았다. 그래서 필요에 따라 스스로 켜졌다 꺼지고 를 반복한다. 생각해보면 이 솔루션은 전기차에 적용해도 괜찮아 보인다. 하지만 자동차와 자전거, 스쿠터는 개념이 조금 다르다. 무엇보다 자동차의 거대한 배터리 팩을 열선으로 촘촘히 감을 경우 늘어나는 무게를 감당하기 어렵다.


따라서 이 시스템은 구조가 간단할 뿐만 아니라 특히 배터리팩 사이즈와 무게가 작은 자전거나 스쿠터의 배터리에 최적의 솔루션이라 할 수 있다. 현재 이 회사는 브레이크에서 발생한 열의 일부를 회수해 배터리 온도를 조절하는 시스템도 함께 개발 중이라 한다. 물론 자동차의 그것처럼 능동적이며 복잡한 시스템은 아니겠지만, 적어도 차가운 겨울 바람을 맞고 달려야 하는 전기 자전거와 스쿠터를 위해서는 꽤나 효과적인 시스템이 될 것이라 예상된다.


박종제 에디터는?
F1 레이싱 코리아 전 편집장으로 포뮬러 1과 관련된 뉴스 그리고 레이스의 생생한 이야기와 트랙 밖의 이야기를 다수의 매체를 통해 전해왔다.
레드불 코리아, 한국 타이어 매거진 뮤(MiU) 등의 온/오프라인 채널에 F1, 24h 르망, WRC 등 다양한 글로벌 모터스포츠 이야기를 전하고 있는, 모터스포츠 및 자동차 전문 에디터다.

오토뷰 | 박종제 에디터
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