⑭고정운 SK온 시스템개발실장
"열관리가 안 되면 주행거리와 급속충전 성능, 안전성 등이 모두 영향을 받습니다."
지난달 27일 대전 SK온 미래기술원에서 만난 고정운 SK온 시스템개발실장(부사장)이 한 말이다. 고 실장은 "충전 시간을 단축한다는 것은 충전 전류를 크게 높이는 것이고, 전류가 높아지면 필연적으로 셀의 발열은 더 커질 수밖에 없다"고 덧붙였다. 배터리 열관리가 안전성을 확보하는 기술을 넘어 전기차 보급 확대의 걸림돌인 충전 시간을 줄이는 데도 핵심적인 역할을 한다는 의미다.
SK온이 차세대 열관리 기술로 개발하고 있는 것은 LSC(대면적 냉각)와 액침냉각이다. LSC는 기존 하부 냉각 방식과 달리 배터리 셀의 넓은 면에 냉각 패널을 접촉시키는 기술이다. 냉각 패널과 셀의 접촉 면적을 넓혀 열을 보다 효율적으로 제어할 수 있다. 고 실장은 LSC의 냉각 성능이 기존 방식 대비 "최소 2.5배 이상" 향상될 수 있다고 설명했다. 특히 "냉각을 하기 위한 부품들이 팩 내부에서 뼈대 역할을 하도록 구조 설계를 하고 있다"고 말했다.
액침냉각은 전기가 통하지 않는 절연유에 셀을 직접 담가 냉각하는 방식이다. 고 실장은 "냉각액이 셀과 직접 접촉하기 때문에 급속충전이나 고출력 운전처럼 발열이 큰 환경에서 정밀한 열관리가 가능하다는 잠재력이 있다"고 밝혔다.
SK온은 LSC는 올해 안에, 액침냉각은 2027년까지 각각 개발을 마친다는 계획이다. 고 실장은 "기본적인 기술 개발은 올해까지 완성할 계획"이라며 "이후 실제 상용화를 위해서는 차량 개발 일정과 차종별 요구사항에 맞춰 세부적인 적용 작업을 진행해야 한다"고 설명했다. 기술 개발을 마친 뒤 완성차 업체에 기술을 제안하고 실제 차량에 적용하기 위한 추가 개발을 진행한다는 의미다.
LSC와 액침냉각을 경쟁 관계로 보는 시각에는 선을 그었다. 현재 자동차의 냉각 시스템이 대부분 냉각수를 순환시켜 냉각 패널과 접촉시키는 '수랭식'인 만큼 기존 시스템과의 접근성 측면에서는 LSC가 상대적으로 유리하다. 반면 액침냉각은 셀을 액체에 직접 담그는 방식으로 냉각 효율을 높일 수 있다. 고 실장은 "어떤 기술이 더 좋다고 단순하게 비교하기는 어렵다"며 "배터리가 적용되는 애플리케이션과 차량의 열관리 전략에 따라 선택할 수 있는 포트폴리오"라고 강조했다.
SK온이 열관리 기술과 함께 강조하는 또 하나의 축은 BMS(배터리관리시스템)다. 하드웨어인 냉각 시스템이 배터리의 열을 관리한다면 BMS는 배터리 상태를 실시간으로 파악하고 필요한 제어 전략을 결정한다. 고 실장은 "하드웨어가 좋아도 제어 전략이 제대로 되지 않으면 냉각수를 빨리 돌리고 쉬었다가 돌리는 등의 결정을 제대로 할 수 없어 하드웨어를 제대로 활용하지 못한다"며 "그런 것들을 제어하는 역할을 BMS가 한다"고 설명했다.
특히 고 실장은 열관리 기술을 고도화하면서 비용과 무게라는 과제까지 해결하는 데 집중하고 있다. LSC는 냉각 패널이 추가로 들어가는 만큼 에너지 밀도가 낮아질 수 있고, 액침냉각은 냉각유와 관련 부품이 추가되면서 무게가 늘어날 수 있다. 고 실장은 "성능이 좋은 대신 비용이 비싸거나 무게가 올라가면 일장일단이 있는 기술밖에 안 된다"며 "성능을 높이고, 비용 상승을 억제하면서, 무게 또한 오히려 줄이는 게 목표"라고 강조했다.
