HEV, PHEV와 BEV 차량에 들어가는 배터리 셀의 차이

2024년에는 배터리 캐즘 또는 포비아 현상으로 인해 하이브리드 차량의 인기가 부활하고 있습니다.

 

EV는 친환경에 개스비 및 유지비 절약 등 장점도 있지만, 상대적으로 비싼 차량 가격에 충전 시간, 주행 가능 거리 제한 등이 소비자에 따라 구매 결정에 걸림돌이 됐습니다.

공공 충전 인프라 확대가 EV 판매량을 따라가지 못하면서 충전 이슈가 소비자들에게 스트레스로 작용한 데다가 내연기관차에 비해 비싼 수리비, 중고차 가치 급락 등도 기피 요인이 됐습니다.

EV 판매 촉진을 위해 연방 정부가 지원하는 7500달러 세액 공제 역시 초기에는 효과를 보았으나 지난해 말부터 강화된 자격 조건으로 대상 모델이 대폭 줄어 EV 판매 증가에 부정적인 영향을 미쳤습니다.

이같이 일시적으로 수요가 정체되는 EV 캐즘(chasm) 상황에서 가장 큰 수혜를 본 것이 바로 HEV다. 아이러니하게도 EV 때문에 밀려났던 HEV가 EV 덕분에 다시 주목을 받기 시작한 것입니다.

 

여기에서는 하이브리드와 순수 전기차 (이하 BEV)의 배터리 셀이 어떻게 다른지 간단히 작성해보겠습니다.

자세한 내용은 각각 분야로 해서 자세히 다룰 예정입니다.

 

1. 용량 (Capacity)

 

하이브리드 차량(HEV, PHEV): 하이브리드 차량은 전기 모터와 내연기관이 함께 작동하기 때문에 배터리 용량이 상대적으로 작습니다. 하이브리드는 전기 모터로 주로 저속 구간이나 특정 상황에서만 구동하며, 내연기관을 보조하는 역할을 합니다.

 

HEV: 1~2 kWh 정도의 작은 배터리.

PHEV: 10~20 kWh 정도의 중간 크기의 배터리 (완전 전기 주행도 가능).

BEV: BEV는 차량 구동에 전적으로 배터리 전력을 의존하기 때문에 배터리 용량이 훨씬 큽니다. 일반적으로 40~100 kWh의 대용량 배터리가 필요합니다.

 

 

2. 에너지 밀도 (Energy Density)

 

하이브리드 차량: 하이브리드 배터리 셀은 반복적인 충방전과 짧은 주행 거리에서의 고효율을 목표로 하며, 주로 에너지 밀도보다는 충방전 속도에 중점을 둡니다. 전기 모터와 내연기관이 함께 작동하므로 에너지 밀도가 그리 높지 않아도 됩니다. BEV: BEV 배터리는 한 번 충전으로 가능한 최대 주행 거리를 늘리는 것이 중요하므로, 에너지 밀도가 높은 셀을 사용합니다. 에너지 밀도가 높을수록 동일한 무게와 부피에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.

 

 

3. 배터리 화학 구성 (Chemistry)

 

하이브리드 차량: 주로 니켈-수소(NiMH) 배터리가 사용되었지만, 최근에는 리튬 이온(Li-ion) 배터리도 많이 사용됩니다. 하이브리드 차량의 배터리는 비교적 저비용과 긴 수명을 목표로 제작되며, 충방전 사이클을 자주 반복하는 특성이 있습니다. BEV: 대부분 리튬 이온(Li-ion) 배터리를 사용하며, 특히 NCM(니켈-코발트-망간) 또는 NCA(니켈-코발트-알루미늄) 화학 조합이 많이 사용됩니다. BEV 배터리는 더 큰 에너지 용량과 긴 주행 거리를 위해 더 높은 기술의 배터리 화학을 사용합니다.

 

 

4. 충방전 사이클 (Charge/Discharge Cycle)

 

하이브리드 차량: 하이브리드 차량의 배터리는 자주 충방전이 반복되며, 짧은 시간 동안 충전과 방전을 빠르게 수행할 수 있어야 합니다. 따라서 배터리는 긴 수명과 높은 출력 밀도에 초점을 맞춥니다. BEV: BEV의 배터리는 한 번의 충전으로 긴 주행 거리를 제공해야 하므로, 충전은 보통 느린 속도로 이루어지며, 충방전 주기보다는 충전 한 번의 주행 거리에 더 초점을 맞춥니다.

 

 

5. 크기와 무게 (Size and Weight)

 

하이브리드 차량: 배터리 크기가 작기 때문에 차량 내부 공간에 큰 영향을 미치지 않습니다.

BEV: 배터리가 매우 크고 무겁기 때문에 차량 설계에서 중요한 요소입니다. 보통 차량 바닥에 배터리를 탑재해 무게 중심을 낮추고 공간 효율성을 극대화합니다.

 

 

맺음말

결론적으로, 하이브리드 차량에 들어가는 배터리는 작고 빠른 충방전을 할 수 있는 구조로 설계되며, BEV에 들어가는 배터리는 더 큰 에너지 밀도와 용량을 목표로 설계됩니다.