전기차 멈추는 BMS 오류…배터리 ‘두뇌’ BMS란?

▲미국 일리노이주 노스브룩의 한 쇼핑몰 앞에 있는 테슬라 충전소에서 전기차가 충전되고 있다. 노스브룩(미국)/AP뉴시스

최근 국내에서 운행되는 일부 테슬라 전기차에서 배터리 관리 시스템(BMS) 관련 결함이 잇따르는 것으로 나타났다. 2021년식 모델 3와 모델 Y에 집중적으로 발생하는 ‘BMS_a079’ 오류는 배터리 충전이 중간에 중단되거나 100% 완충이 되지 않아 1회 충전 시 주행거리가 줄어드는 문제가 나타난다. 이와 관련 해당 결함을 즉각 조사하고 무상 리콜 조치 등을 요청하는 국민 동의 청원이 올라오기도 했다.

문제의 핵심은 배터리의 ‘두뇌’로 불리는 BMS다. BMS는 배터리의 전류, 전압, 온도 등을 측정하고 상태를 제어하는 핵심 장치다. 배터리는 셀(Cell)→모듈(Module)→팩(Pack) 구조로 구성되며, BMS는 주로 팩 단위에 탑재돼 전체를 통합 관리한다. 전기차 보급이 확대될수록 배터리의 안전성과 성능을 좌우하는 BMS의 중요성은 더욱 커질 수밖에 없다.

▲배터리 관리 시스템(BMS)의 구조 (출처=LG에너지솔루션)

BMS는 기본적으로 배터리 시스템 내 센서를 통해 전압, 전류, 온도 등을 측정하고 충전 상태(SoC·State of Charge)와 수명(SoH·State of Health)을 예측할 수 있다. 문제가 생겼을 때 BMS가 전원 공급을 제한해 과충전 또는 과방전을 방지한다.

셀 밸런싱도 핵심 기능 중 하나다. 배터리는 적게는 수십 개, 많게는 수천 개의 셀이 묶여 있는 구조다. 충·방전 과정에서 셀끼리 전압 차이가 발생할 수 있고, 셀 불균형이 심화되면 수명이 줄어들 뿐만 아니라 화재 위험성도 커진다. 이때 BMS는 배터리 셀 간의 편차를 관리해 배터리 수명과 안전성을 높인다.

배터리 안전성이 중요한 이슈로 떠오른 만큼 향후 BMS의 중요성은 더욱 커질 전망이다. 완성차·배터리 업계도 인공지능(AI), 무선통신 등의 혁신 기술을 도입해 단순 데이터 수집을 넘어 이상 징후를 사전에 감지하고 제어할 수 있는 기술 고도화에 힘을 쏟고 있다. 시장조사업체 퓨처마켓인사이트에 따르면 글로벌 BMS 시장은 올해 102억 달러(약 14조 원)에서 연평균 8.6% 성장해 2035년이면 233억 달러(약 32조 원) 규모로 커질 것으로 전망된다.

배터리 순환경제 측면에서도 BMS의 활용도가 높아지고 있다. 전기차에서 탈거한 사용 후 배터리를 재활용·재사용·재제조하기 위해선 해당 배터리가 어떻게 사용됐는지에 대한 이력 정보가 중요한데, BMS와 연계하면 배터리 상태를 실시간으로 모니터링해 관련 데이터를 확보할 수 있다. 업계 관계자는 “배터리 성능을 관리할 뿐만 아니라 안전성, 재활용 등의 규제 강화에 따라 더욱 정교하고 고도화된 BMS 기술 수요가 증가하고 있다”고 말했다.