[더구루=정예린 기자] 리튬이온배터리 각 셀의 충전 속도를 조절해 에너지를 균등하게 유지하면 수명을 연장할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 주행거리 100만 마일(약 160만km) 배터리 개발의 꿈에 한발 더 다가서게 됐다. 

9일 미국 스탠포드 대학교에 따르면 연구팀의 논문은 지난 3일(현지시간) 자동화·제어시스템 분야 저명 학술지 'IEEE'에 '최적의 제어 기반 능동 균형 전략으로 이질성을 수용해 리튬이온배터리 시스템 수명 연장하기'라는 제목으로 발행됐다. 

연구팀은 배터리를 사용하면서 발생하게 되는 셀 간 용량 차이로 발생하는 간섭으로 인해 성능이 저하되고 고장이 잦아진다고 봤다. 다양한 시행착오 끝에 각 셀의 고유한 용량에 맞게 개별적으로 관리해 충전 속도를 조정하면 수명이 늘어난다는 사실을 발견했다. 각 셀의 에너지가 균등화되면 전체 배터리팩 성능과 서비스 수명도 개선된다는 게 연구팀의 설명이다.

배터리 내부에서 발생하는 물리적·화학적 변화를 보여주는 컴퓨터 모델도 구축했다. 시뮬레이션을 실행한 결과 셀 간의 용량 차이를 최적화해 제어할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 실제 전기차에 해당 기술 모델이 채택돼 새로운 배터리관리시스템을 개발하는 데 도움이 될 것이라고 기대하고 있다. 일반 전기차뿐 아니라 무인 항공기, 대규모 에너지저장장치(ESS) 등 리튬이온배터리가 쓰이는 다양한 제품에 적용할 수 있을 전망이다. 

충전식 리튬이온배터리의 짧은 수명은 전기차 산업 성장에 걸림돌로 작용해왔다. 내연기관차의 엔진과 달리 충전 용량이 떨어지면 바꿔줘야 하는 '소모품'이라는 인식이 큰데다 배터리가 고가의 부품인 만큼 소비자들에게 부담으로 여겨진 것이다.

업계는 기술 발전 덕에 현재 배터리 수명이 30~50만km까지 늘어났다고 보고 있다. 하지만 관련 기업들은 소비자들의 전기차 인식을 제고하기 위해선 '100만 마일 배터리'를 상용화 해야 한다고 판단, 수명 끌어올리기에 사활을 걸고 있다. 

시모나 오노리 스탠포드대학교 에너지자원공학과 조교수는 "셀 간 이질성을 적절하게 해결하지 않으면 배터리팩의 수명, 안전성을 손상시키고 조기 오작동을 유발할 수 있다"며 "각 셀의 에너지를 균등화하는 우리의 접근 방식은 최종 목표 충전 상태를 이루게 해주며 팩의 수명을 향상시켜 준다"고 전했다.

한편 해당 연구는 오노리 조교수 외에 오노리 조교수 연구실 소속 에너지자원공학과의 바히드 아지미, 아니루드 알람 등 2명의 연구원을 포함, 3명의 팀원이 함께 진행했다. LG에너지솔루션의 지원을 받았다.