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현대모비스가 열폭주를 방지하기 위해 개발한 배터리시스템 모형. 발화 지점에 소화약제를 강한 압력으로 분사해 화재를 진압할 수 있다. (현대모비스)

[오토헤럴드 김흥식 기자] 전기차 화재를 초기 진압할 수 있는 기술이 등장했다. 배터리 화재가 인접한 셀로 연쇄적인 열 전이 현상과 열 폭주에 따른 대형 사고로 이어지는 것을 원천 차단할 수 있는 기술로 전기차 화재 불안감을 해소하는데 큰 도움이 될 전망이다.

현대모비스는 14일, 배터리셀 발화 시 소화 약제를 자동 분사해 화재를 즉시 진압할 수 있는 신기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 인접한 셀로 열이 전이되는 것을 막아 열폭주를 사전 차단할 수 있으며, 전 세계적으로 아직 상용화되지 않은 기술이다.

현대모비스는 내열 소재를 활용해 열과 화염으로부터 열폭주를 지연시키는데 그치지 않고 이를 원천 차단하도록 배터리시스템을 설계했다. 유럽과 중국, 인도 등 주요 국가들은 배터리셀의 최초 발화 후 열폭주를 최소 5분간 지연시키도록 의무화하고 있고, 일부 국가에선 열전이 자체가 발생하지 않도록 법규를 강화하는 방안도 추진 중이다.

이에 따라 셀 단위 소화 기능을 갖춘 현대모비스의 배터리시스템(BSA)은 글로벌 시장에서 차세대 안전기술로 각광받을 것으로 전망된다. 현대모비스가 개발한 BSA는 배터리관리시스템(BMS), 소화장치와 배터리 케이스 등으로 구성된 하드웨어, 그리고 이를 제어하는 소프트웨어 로직으로 구성된다.

BMS는 센서가 수집한 실시간 데이터를 기반으로 배터리의 온도와 전압, 그리고 배터리시스템 내부의 압력을 분석해 이상 징후를 판단하게 된다. 발화 시 약제를 분사할 위치를 설정하고 소화장치에 작동을 명령한다.  

배터리에서 발생한 화재를 분사된 소화약제가 셀에 가라 앉으며 진압하는 모습. (현대모비스)

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

배터리시스템 내부에는 일반 가정용 소화기 용량 3.3kg(킬로그램)의 5배에 달하는 소화약제를 탑재했다. 이 약제는 냉각과 절연성, 침투성이 뛰어난 물질로 환경과 인체에 무해한 성분이다. 현대모비스는 이 기술을 개발하며 배터리케이스와 소화장치 등 총 3종의 국내외 특허도 출원했다. 소화약제용 배관과 강한 압력으로 분사가 가능한 설계기술 등이다.

현대모비스 배터리시스템연구실장 박용준 상무는 “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.

한편 현대모비스는 지난해에도 배터리 과열을 방지하는 신소재를 개발했으며, 이를 상품화하는데 주력하고 있다. 진동형 히트파이프로 불리는 이 소재는 알루미늄 합금과 냉매로 구성돼 있으며, 배터리셀 사이사이에 이를 배치해 급속 충전 시 배터리시스템 내부의 온도를 낮춰주는 기술이다. 급속 충전 시에도 안정적인 열 관리시스템으로 적용될 전망이다. 

김흥식 기자/[email protected]