[전기차 시대, 배터리가 궁금하다]③ 생각보다 오래간다···5개 모델 평가

지난달 초 중국의 한 부두에 있는 버려진 컨테이너에서 발견된 전기차 3대가 화제가 됐다. 이 차량들은 테슬라의 첫 모델인 2010년형 로드스터 신차로서 13년전에 컨테이너 안에 버려진 것이었다가 현 주인에 의해 발견돼 입찰에 부쳐지게 됐다고 한다. 미 경제뉴스 사이트 비즈니스 인사이더 보도에 따르면 테슬라 수리 전문 업체인 ‘그루버 모터 컴퍼니’ 판매를 중개한 이 차량 가격이 무려 9억원이 넘어 화제가 됐지만 사람들의 또다른 관심사는 과연 이 차의 배터리가 작동될지 여부였을 것이다. 결론적으로 말하자면 교체해야 작동할 가능성이 크다. 최근 주변에 전기차가 심심찮게 보이고 있다. 사람들이 중고 테슬라나 다른 전기 자동차 브랜드를 구매하고 있기 때문에 배터리 수명은 큰 관심사다. 배터리는 전기차 가치의 50~70%를 차지하는 리튬이온 블랙박스다. 배터리가 방전되면 자동차도 ‘죽는’ 게 현실이다. 과연 전기차 주행거리와 사용 수명은 어느 정도 되는지, 전기차 배터리는 어떻게 소진되는지, 어떻게 하면 수명저하를 최대한 늦출수 있는지, 대표적 자동차들은 배터리 수명에 대한 어떤 평가를 받고 있는지 궁금해진다.

최근 미국 전기차 커뮤니티인 리커런트가 이같은 의문을 해결해 줄 자료를 공개했다. 이 커뮤니티는 1만5000명의 회원들이 보유한 전기차를 대상으로 리콜 상태, 소유자 자체 보고서 및 종종 교체 이벤트를 나타내는 차량 범위의 비정상적인 점프를 관찰해 시간 경과에 따른 배터리 교체를 추적했다. 이를 바탕으로 닛산 리프, 벤츠 모델S, 테슬라 모델 3,BMW i3, GM 쉐비 볼트 전기차의 배터리에 대해서도 평가하고 있다. 특히 거의 10년 동안 운행중인 닛산 리프와 테슬라 모델 S의 구형 모델에 대한 정보는 주목할 만하다. 이 사이트 보고서 내용은 일부 제조사 및 모델 연도의 제한된 데이터여서 도로 위를 달리는 모든 전기차를 대표하는 것은 아니지만 전기차 수명을 관찰해 볼 수 있는 소중한 데이터임에는 틀림이 없다. 이 보고서를 바탕으로 전기차와 전기 배터리에 대한 궁금증을 3회에 걸쳐 알아 본다.


[전기차 시대, 배터리가 궁금하다]① 도대체 전기차 배터리가 뭐길래

[전기차 시대, 배터리가 궁금하다]② 배터리 수명 저하시키는 5대 요인

[전기차 시대, 배터리가 궁금하다]③ 생각보다 오래간다···5개 모델 평가


전기차 배터리 수명은 생각보다 길다

미국의 전기차 배터리 표준 보증 기간은 통상 8년, 또는 10만 마일(16만km)이지만 제조업체는 그 기간 동안 원래 배터리 용량의 몇 퍼센트가 보장되는지 결정할 수 있다. 사진은 BMW i3. (자료=BMW)

리커런트 보고서는 우선 전기차 배터리 수명에 관한 한 배터리 교체는 매우 드물다고 결론 내린다. 리커런트 커뮤니티가 배터리 과학자로 구성된 팀을 통해 커뮤니티 회원들의 전기자동차와 배터리에 대해 분석한 결과다. 연구결과 쉐비 볼트 같은 대규모 리콜을 제외하면 조사대상의 약 1.5%만이 배터리를 교체한 것으로 나타났다. 또한 전기차 배터리가 대개 운전 초반에 약간의 하락이 있었고 이어 장기간에 걸친 배터리 용량은 수평을 유지한다.

그런데 전기차 배터리는 각사별로 서로 다른 수명을 갖는 것으로 나타났다. 자동차 제조업체들은 20년 정도는 될 것이라고 말한다.

도대체 전기차 배터리의 정확한 수명은 얼마나 될까.

한 가지 간단하고 정확한 대답은 우리는 이에 대해 확실히 알지 못한다는 것이다.

전기 자동차가 우리가 말할 수 있을 만큼 충분히 오래 있지 않았기 때문이다. 따라서 우리가 할 수 있는 최선은 도로에 있는 차들의 명백한 성능 저하를 관찰하는 것이다.그러나 대부분의 전기차는 2022년에 거의 30%가 팔리면서 6년 미만의 기간 동안 도로를 주행했기 때문에 그 관찰조차도 어려울 수 있다.

전기차 배터리는 얼마나 오래 가나? 전기차 운전자가 주의를 기울여왔다면 전기차 배터리는 시한폭탄처럼 보일 수도 있지만 실제로는 상당히 튼튼하고 예상보다 오래 지속된다.

여전히 우리는 아직도 그들이 수명이 지남에 따라 어떻게 퇴화되는지에 대한 감각을 거의 가지고 있지 않다. 다만 지금까지 전기차 배터리는 8년, 10만 마일(약 16만km)의 보증 기간이 끝나기만 해도 교체된 배터리가 거의 없기 때문에 누구의 상상보다 수명이 훨씬 긴 것으로 보인다.

업체별 배터리 보증 수명은 신형 리비안의 경우 17만 5000마일(약 28만km), 또는 10년이다. 현대 전기차 배터리는 자동차 자체의 수명보다 오래 지속될 것으로 예상될 정도다.

미연방 정부는 모든 전기차 배터리에 대해 최소 8년 또는 10만마일(약 16만km)에 대한 보증을 요구한다. 제조업체들은 보증기간 내에 그렇게 비싼 부품을 교체하는 비용을 지불하고 싶지 않기 때문에, 그들은 그 최소한의 기준을 충족시키기 위해 열심히 노력한다.

배터리 보증 내용과 기간 및 거리는?

현대차는 2012년부터 2019년까지 배터리(양도 불가) 조건의 무상보증으로 ‘미국 최고의 품질보증’을 자랑했다. 이어 2020년 이후 나온 차량 배터리에 대해 10년 또는 10만 마일 동안 70%의 용량 유지를 보장한다. 사진은 현대 아이오닉 5. (사진=현대차그룹)

주요 전기차 배터리의 예상 수명을 이해할 수 있는 또 다른 방법은 전기차 제조업체가 배터리를 얼마나 오래 보증하는지 보는 것이다.

전기차 보증은 배터리에 관한 부분을 제외하면 다른 자동차 보증과 매우 유사하다. 특히 매우 중요한 배터리 보증서를 주의 깊게 읽어야 한다. 보증 기간이 만료된 중고차의 경우 제조업체 또는 제3자를 통해 교체하게 된다.

미국의 표준 보증 기간은 통상 8년, 또는 10만 마일(약 16만km)이지만 제조업체는 그 기간 동안 원래 배터리 용량의 몇 퍼센트가 보장되는지 결정할 수 있다.

이러한 보증은 배터리가 일정 기간 동안 일정한 양의 에너지를 유지해야 한다는 기대치를 설정하게 한다.

각 전기차 제조업체 별로 배터리 보증 기간과 거리는 다음과 같다.

테슬라 배터리 보증은 모델 3의 스탠더드 레인지, 롱레인지, 모델 S/X가 모두 약간씩 다르다. 모델 3 스탠더드 레인지 배터리는 10만 마일(약 16만km) 운행, 또는 8년 간 운행하더라도 용량의 70%를 유지하도록 보장받는다. 모델 3의 다른 트림 레벨과 테슬라의 모델 Y는 12만 마일(약 19만마일), 또는 8년 운행했을 때 배터리 용량의 70%를 유지하도록 보장받는다. 모델 S와 X의 경우엔 15만 마일(약 24만km)에 8년이다.

GM의 셰비 볼트와 말리부의 ‘전기 추진 부품’에 대해 표준 8년, 10만마일 보증거리를 제공한다. 이 회사는 보증 기간 동안 10~40%의 성능 저하가 발생할 수 있다고 밝힌다.

현대차는 2012년부터 2019년까지 배터리(양도 불가) 조건의 무상보증으로 ‘미국 최고의 품질보증’을 자랑했다. 보증은 설명서에 명시되지 않은 고장에 대한 것이다. 현대차는 2020년 이후 나온 차량 배커리에 대해 10년 또는 10만 마일 동안 70%의 용량 유지를 보장한다.

BMW는 8년 또는 10만 마일 동안 원래 용량의 70%를 보장하며, 새 소유자에게 양도할 수 있다.

폭스바겐(VW)도 8년 또는 10만마일을 주행해도 원래 용량의 70%를 보장한다.

배터리 교체 트렌드와 실제 전기차 5종 성능 평가

리커런트 연구팀은 거의 10년 동안 움직이고 있는 닛산 리프와 구형 테슬라 모델 S에 대한 연구에서 많은 정보를 얻어 이를 바탕으로 한 분석 내용을 공개했다. 그 결과 전기 자동차 별로 많은 서로 다른 수명이 있는 것처럼 배터리에는 많은 수명이 있는 것처럼 보인다는 것이다.

연식별로 동일한 용량의 전기차 배터리 교체 경향을 살펴봤을 때엔 두가지 특징, 즉 ▲구형 자동차는 일반적으로 신형 자동차보다 배터리 교체가 더 많다 ▲2017년에는 리콜이 많아서 배터리 교체가 정점을 찍었다는 것으로 드러났다. 두 차례의 대규모 배터리 리콜은 쉐보레 볼트 EV 및 EUV, 현대 코나 일렉트릭에서 드러난 유사한 배터리 팩 결함과 관련된 것이었다. 두 회사는 대대적인 배터리 교체 프로그램을 진행했다. 리커런트는 자신들의 커뮤니티 조사결과 이 두 번의 리콜을 제외한 대규모 배터리 교체는 거의 없었다고 확인했다.

이 사이트가 집계한 연도 별 (리콜되지 않은)주요 전기차 배터리 교체 횟수 증가 수치는 ▲2013 테슬라 모델 S(8.5%) ▲2014 테슬라 모델 S(7.3%) ▲2015 테슬라 모델 S(3.5%) ▲2011년 닛산 리프(8.3%) ▲2012 닛산 리프(3.5%)로 나타났다.

이제 주요 자동차 업체 전기차 모델별 배터리에 대해 살펴보겠지만 한가지 유의할 점이 있다. 닛산 리프와 테슬라의 모델S의 전기차 배터리 모델은 전기차 제품군에서 가장 오래된 것이기 때문에 당연히 배터리 교체 비율도 가장 높게 나타날 수 밖에 없다는 점이다. 조사 대상 차량들이 도로에 있는 차량의 평균 수명보다 더 새 것으로 왜곡될 수 있다는 점에도 유의해야 한다.

다음은 리커런트가 내놓은 주요 전기차에 대한 평가다.

닛산 리프의 경우

닛산 리프는 지금까지 가장 오랫 동안 양산된 전기차이며, 가장 많은 배터리 교체를 경험한 차종이다. 닛산은 초기 연식 리프 배터리의 문제가 발견되자 이후 성공을 거둔 더 풍부한 배터리로 교체했다. (사진=리커런트)

닛산리프는 지금까지 가장 오랫 동안 양산된 전기차이며, 가장 많은 배터리 교체를 경험한 차종이다. 그러나 초기 연식 리프의 대체품 중 상당수는 원래 배터리 화학 물질이 고온 환경에서 빠르게 충전이 중단된 것을 발견한 후 닛산에 의해 감춰졌다. 하지만 그들은 이후 빠르게 큰 성공을 거둔 더 풍부한 배터리로 이를 바꾸었다. 실제로 닛산의 영국 마케팅 이사인 닉 토마스는 포브스와의 인터뷰에서 “우리가 만든 거의 모든 배터리는 아직 자동차에 있으며 12년 동안 전기차를 판매해 왔다”고 말했다.

테슬라 모델S의 경우

테슬라 모델 S(100kWh)의 열화 곡선은 이상적으로 알려진 배터리 열화 곡선의 시작과 완벽하게 일치한다. 하지만 더작은 배터리 팩이 들어가는 모델 S의 경우에는 그렇지 않다. (사진=리커런트)

테슬라 모델S는 초기 대중시장에 등장한 두 번째 전기차로 꼽힌다. 따라서 이 차량의 배터리 교체 수치가 이후 나온 테슬라 모델보다 높다는 것은 일리가 있다. 100kWh 모델 S의 열화 곡선은 이상적으로 알려진 배터리 열화 곡선의 시작과 완벽하게 일치한다. 하지만 더작은 배터리 팩이 들어가는 모델 S의 경우에는 그렇지 않다.

테슬라 모델 3의 경우

테슬라 모델3는 배터리 트렌드 곡선이 떨어지기 전 첫 2만마일(약 3.2km)에 걸쳐 예상 범위에서 고전적인 배터리 성능 하락을 보여준다. (사진=리커런트)

지난 2018년부터 도로를 주행한 테슬라 모델3는 배터리 트렌드 곡선이 떨어지기 전 첫 2만마일(약 3.2km)에 걸쳐 예상 범위에서 고전적인 배터리 성능 하락을 보여준다. 62kWh 모델에서 6만, 8만, 9만마일에서의 주행거리 증가 같은 데이터 흔들림이 보인다. 이는 실제 주행거리 증가가 아닌 컴퓨터 시뮬레이션 상의 변화 및 테슬라 소프트웨어의 변화를 반영한다.

BMW i3의 경우

더 작은 배터리 팩, 그리고 현대적 기준으로 볼 때 낮은 주행거리임에도 오래된 BMW i3 배터리 팩 성능은 꽤 잘 유지된 것으로 나타났다. (사진=리커런트)

오래된 BMW i3 배터리 팩 성능은 더 작은 배터리 팩, 그리고 현대적 기준으로 볼 때 낮은 주행거리임에도 꽤 잘 유지됐다. 가장 작은 22kWh 팩이 2014년 미국에서 출시됐고 이후 33kWh 팩이 2017년에 도입됐다. 두 배터리 모두 원래 용량의 약 80%가 남아 있는 상태에서 평균 10만 마일을 달성했다. 2019년에 출시된 좀더 새로운 42kWh 팩은 매일 운행하는 운전자들로부터 더 많이 구매되었을 가능성이 높기 때문에 더 짧은 주행거리를 보인다. 그러나 유사한 배터리 화학을 가정할 때 열화는 더 작은 팩에서의 열화와 유사할 것이다.

GM 쉐비 볼트의 경우

GM의 쉐비 볼트는 플러그인 하이브리드 전기차로서 완전 전기 배터리보다 좀더 부드럽게 사용하며, 사용 가능한 배터리 용량 비율이 낮기 때문에 배터리가 덜 열화되는 경향을 보였다. (사진=리커런트)

GM의 쉐비 볼트는 플러그인 하이브리드 전기차로서 완전 전기 배터리보다 좀더 부드럽게 사용하며, 사용 가능한 배터리 용량 비율이 낮기 때문에 배터리 열화가 덜한 경향을 보인다. 여전히 주행거리가 긴 괜찮은 차량 들이 보이기에 보기 좋다.

현대 아이오닉5의 경우 주목할 만한 차

관심 모델로 인정받고 있는 현대 아이오닉 5의 배터리 열화 그래프. (사진=리커런트)

계속 주시해야 할 괜찮은 관심 모델로 현대 아이오닉5가 꼽히고 있다. 리커런트는 전기차 업계에서 더 새로운 모델인 현대 아이오닉 5와 포드 머스탱 마하-E를 많은 관심을 받고 있는 모델로 주목했다.

배터리를 교체한다면?

전기차 구입후 배터리를 교체할 수 있나.

교체할 수 있다.

배터리 구성 또는 관리 시스템에 문제가 있는 경우 보증 기간 내에 교체해야 할 수 있다. 보증 대상이 아닌 경우 교체 비용을 알아두는 게 좋다.

배터리 교체 작업은 자동차 제조업체와 협력하거나 딜러점을 통해 수행된다. 일부 배터리 설계자들은 팩 전체가 아닌 결함이 있는 셀만 교체할 수 있는 팩을 만들기도 한다.

하지만 대부분의 건강한 배터리는 15년 이상의 수명이 지난 후에만 교체한다. 특수 장비와 훈련이 필요하기 때문에 이 작업을 전문으로 하는 바디샵이 있다.

배터리 교체 비용은 얼마나 될까. 엄청난 배터리 교체 비용에 대해 많은 소문이 있다. 최대 2만달러(약 2656만 원)에 이르는 가격 견적이 확인되고 있다. 차량과 배터리를 교체해야 하는 이유에 따라 교체 비용이 이보다 많거나 적을 수 있다.

이재구 기자

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