미국 한파에 전기차도 ‘덜덜’…겨울에도 높은 성능 보이는 K-배터리 ‘주목’

폭설·한파에 전기차 충전소 문전성시 이뤄
LFP 배터리보다 NCM 배터리 저온 성능↑

SK온이 지난해 공개한 LFP 배터리 제품 견본 이미지. <사진=SK온>

미국 전역에 ‘북국 한파’가 덮치면서 미국내 전기차 사용자들의 불만이 고조되고 있는 가운데, 추운 겨울에도 차 배터리의 효율이 높은 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리가 주목을 받고 있다. 영하 20도 이하의 한파가 지속되면서, 저온에 취약한 전기차 배터리의 효율성이 도마위에 오른 것인데, 상대적으로 저온에도 연비가 높은 배터리에 관심이 집중되고 있다.

20일 해외 유력 매체 및 소셜미디어에 따르면 미국 전역에서 갑작스러운 한파로 전기차 차주들이 방전을 걱정하고 있다. 특히 전기차의 배터리를 충전하기 위해 충전소로 사람들이 몰리고 있다.

전기차는 내연기관차가 겨울철에 연비가 낮아지듯이 전비가 낮아진다. 전기차용 배터리는 리튬이온이 양극과 음극을 오가면서 충·방전되는 원리로 작동한다. 이때 리튬이온의 이동을 원활하게 해주는 액체 전해질이 겨울철에는 굳으면서 내부 저항을 키우게 된다. 즉 리튬이온의 이동에 저항이 늘어 전비가 낮아지게 되는 것이다.

이과정에서, 같은 전기차용 배터리라도 LFP(리튬·인산·철) 배터리인지, NCM(니켈··코발트·망간) 배터리인지에 따라 성능에 차이를 보인다. 특히 LFP 배터리의 경우 저온이 더 치명적이다.

LFP 배터리는 NCM 배터리에 비해 상대적으로 저온에 취약한 구조를 갖고 있다. 통상 영하 20도 안팎의 저온에서 주행거리가 50~70%로 급감한다고 평가되고 있다. 실제 환경과는 차이가 있지만 LFP 배터리는 저온 성능이 NCM 배터리에 못 미친다.

환경부의 주행거리 성능 평가에 따르면 LFP 배터리를 탑재한 기아 레이 EV의 경우, 상온 복합 주행거리(시내 238km, 고속도로 176km)는 207km 수준이지만 저온(영하 6.7도 이하) 복합 주행거리는 167km(시내 163km, 172km)로 24% 감소했다. 반면 NCM 배터리를 탑재한 기아 EV6 롱레인지 19인치의 저온 주행거리(446km)는 상온 주행거리(483km) 대비 약 7% 감소한 것으로 나타났다.

NCM 배터리가 성능에서 우위를 보이고 있지만, 세계 완성차 업체들이 LFP 배터리를 선호함에 따라 K-배터리 3사는 LFP 배터리 사업에 뛰어들었다. 3사 중 SK온이 발빠르게 시제품을 시장에 먼저 공개했다.

SK온은 시중에 나온 LFP 배터리보다 성능이 향상된 셀을 개발했다고 밝힌 바 있다. 특히 저온인 상황에서 에너지 밀도를 높인 것으로 알려져 있는데, 저온 상황에서 주행거리의 70~80%를 확보했다는 게 회사 측 설명이다.

LG에너지솔루션과 삼성SDI도 ESS(에너지저장장치)용 LFP 배터리에 이어 전기차용 LFP 배터리 개발에 나서고 있다. LG에너지솔루션은 저가형 배터리 포트폴리오를 확대하기 위해, 오는 2026년 본격적으로 전기차용 LFP 배터리 양산을 목표로 내세웠다.

삼성SDI는 LFP 배터리에 망간을 더한 LMFP(리튬·망간·인산·철) 배터리를 공개했다. 이 배터리는 기존 LFP 배터리가 가진 에너지 밀도의 한계를 극복했다. 망간 함유량이 늘어나면 열 안정성은 유지하되 인산, 철을 사용할 때 한계가 있던 에너지 밀도를 높일 수 있다. 또한 기존 LFP 배터리 대비 저온 성능이 개선된다.

[CEO스코어데일리 / 박대한 기자 / dayhan@ceoscore.co.kr]

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