[포쓰저널=김지훈 기자] 한국 업체들의 배터리관리시스템(BMS) 특허 출원 건수가 중국과 일본 등 경쟁사에 비해 압도적으로 많은 것으로 나타났다.

BMS 기술은 전기차 배터리 화재를 사전에 감지하고 컨트롤하는 기능도 포함한다.

현대자동차·기아는 자체 BMS는 15년간 축적된 기술력으로 배터리 화재 위험을 최소화했다고 밝혔다.

20일 LG에너지솔루션이 특허정보조사전문업체 WIPS와 함께 특허 수 기준 상위 10개 한국·중국·일본 배터리 기업의 BMS 관련 특허를 전수 조사한 결과에 따르면, 2018~2022년 BMS 관련 전체 특허 수는 총 1만3500건이었다.

이 가운데 절반 이상인 7400건은 국내 배터리 3사(LG엔솔·삼성SDI·SK온)의 특허였다.

특히 LG에너지솔루션의 특허 건수는 5475건으로 경쟁사 대비 월등히 많았다. 이는 조사 대상 10개사 전체 특허 건수의 40.6%에 해당한다. 국내 3사 특허 건수 대비로는 73.9%에 달하는 수치다.

중국 5개 기업의 합산 특허 건수보다는 1.2배, 일본 2개 기업의 합산 특허 건수보다 3.5배 많다.

LG에너지솔루션의 BMS 관련 특허 출원 건수는 2020년 LG화학에서 분사한 이후 크게 늘었다.

LG에너지솔루션은 2020년부터 2022년까지 매년 800개 안팎의 BMS 관련 신규 특허를 출원했다. 이는 같은 기간 한국 기업 전체 특허 수의 약 87%에 달하는 수치다.

BMS는 배터리의 상태를 모니터링해 최적의 조건에서 배터리를 유지, 사용할 수 있도록 제어하는 시스템이다.

전류와 전압, 온도 등 다양한 데이터를 활용해 ▲충전 중 전압 하강 ▲비정상 퇴화 및 방전 ▲특정 셀 용량 편차 등 만약의 상황에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 감지하고 조치하는 역할을 한다.

한편 현대차·기아는 이날 배포한 참고자료에서 전기차용 배터리는 100% 충전해도 안전하도록 설계됐고, 문제 발생 시 '배터리 두뇌' 역할을 하는 BMS가 이를 차단·제어한다고 밝혔다.

현대차·기아는 안전성이 검증된 범위 내 배터리 충전 용량이 산정된다며 실제로 소비자가 완충을 하더라도 전기차 배터리에는 추가 충전 가능 용량이 존재한다고 설명했다.

예컨대 NCM(니켈·코발트·망간) 배터리의 경우 g당 최대 275mAh(밀리암페어시)의 에너지를 담을 수 있지만, 배터리 제조사는 이보다 낮은 g당 200∼210mAh만 사용될 수 있도록 한다.

자동차 제조사도 베터리 제조사와 마찬가지로 사용 가능 용량을 일부 남겨두고 100% 충전치를 설정한다.

BMS가 사용 가능 용량을 재산정하는 리밸런싱 과정에서도 일부 용량이 제외된다.

배터리 충전량은 배터리 화재의 원인으로 지목되는 내부 물리적 단락이나 쇼트를 발생시키는 핵심 요소가 아니라고 현대차·기아는 강조했다.

일반적으로 배터리 화재는 제조 불량, 외부 충돌 등에 따른 내부 단락으로 양극과 음극 간 전류가 흘러 열이 발생하며 시작된다. 

여기에 분해된 화학물질로 생성된 산소 등이 더해지면서 발화로 이어진다.

다만 실제 발열과 화재는 충전량이 아닌 단락 위치와 면적, 사용되는 내부 물질 종류에 따라 다르게 나타난다.

적은 충전량이라도 단락에 따른 화학물질의 반응 정도가 크면 화재 발생 가능성은 높아진다는 것이다.

결국 배터리 제조 결함이 없도록 철저히 품질관리를 하고, BMS를 통해 사전 오류를 진단해 화재위험 요소를 미리 차단하는 것이 가장 중요하다고 현대차·기아는 전했다.

현대차·기아는 자사 BMS의 경우 다중안전 체계를 바탕으로 총 3단계의 과충전 방지 기술이 적용돼 현재까지 관련 사고가 한 건도 발생하지 않았다고 강조했다.

두 업체의 BMS는 주행과 충전 때뿐 아니라 시동이 꺼지는 주차 중에도 주기적으로 배터리 셀의 이상 징후를 모니터링한다.

BMS가 모니터링하는 항목은 ▲ 전압편차 ▲ 절연저항 ▲ 전류 및 전압 변화 ▲ 온도 ▲ 과전압 및 저전압 등으로, 최근에는 순간 단락과 미세 단락 감지 기능이 추가됐다.

현대차·기아 BMS는 감지한 배터리 셀 이상 징후를 고객에게 문자메시지로 통보하는 시스템도 갖췄다.

다만 리스 차량 또는 렌터카 등 회사 명의로 등록한 법인차는 문자 통보가 불가능해 등록 법인을 대상으로 실 운행자 명의로 차량을 등록하도록 홍보할 계획이다.

현대차·기아 관계자는 "고객에게 보이는 완충(100%) 상태는 안전성이 검증된 구간 내에서의 충전량을 의미하기 때문에 이에 대한 불안감을 갖지 않아도 된다"라며 "배터리 사전 진단과 화재 전이 방지 기술을 보다 고도화하겠다"고 말했다.