다나와 자동차

파란색 접착제가 붙은 테슬라 모듈을 분해하고 셀별 전압·ACIR을 측정하는 모습. 화면에 표시된 다수의 셀이 정상 범위를 벗어나는 것으로 확인됐다.(출처:EV Clinic)

[오토헤럴드 김흥식 기자] 테슬라 모델 3와 모델 Y에 적용된 중국산 LG에너지솔루션 NCM811 배터리팩의 품질 논란이 불거졌다. 유럽 EV 전문 연구·수리 기관인 'EV 클리닉(EV Clinic)'이 공개한 실차 분석 자료에 따르면 LG엔솔이 중국 난징 공장에서 생산한 NCM811 셀의 신품 내부저항(ACIR)이 파나소닉 대비 2.5~3배 높고 고장 사례도 집중적으로 나타나고 있는 것으로 확인됐다.

배터리의 내부저항은 전기가 흐를 때 발생하는 일종의 ‘마찰’로 이 값이 높을수록 전력 손실과 발열이 커져 출력과 충전 효율, 장기 수명까지 모든 성능이 저하된다. EV 클리닉은 “LG NCM811 팩은 신품 상태에서 이미 파나소닉의 ‘고장 직전’ 수준과 비슷한 28mΩ 전후의 내부저항을 보인다”며 “동일 조건에서 불리한 구조가 누적되면서 빠른 열화와 재앙적 수준의 연쇄 고장이 발생한다”고 지적했다.

실제 EV 클리닉이 수리한 LG 팩의 90% 이상은 모듈 단위 수리가 불가능한 상태였다. 단일 셀이 문제가 되는 것이 아니라 모듈 전체에서 다수의 셀이 동시에 고저항을 기록해 수리 후에도 잔여 셀의 급격한 열화가 이어지는 방식이다. 일례로 46셀로 구성된 테슬라 모듈에서 15셀 이상이 100mΩ을 넘고 나머지 셀도 대부분 50mΩ 이상을 나타내는 등 정상 범위를 크게 벗어난 사례가 반복적으로 확인됐다.

‘고저항 셀 비율’이 높아지면 배터리팩은 여러 부작용을 일으킨다. 급가속이나 고속 주행 상황에서 출력 제한이 자주 발생하고, 충전 시에는 발열 억제 조치로 초기부터 전류가 줄어들어 고속 충전이 어렵다. 내부저항이 높을수록 전력 손실(P=I²R)이 증가해 같은 전기를 넣고도 실제 주행 가능 거리가 짧아지는 현상도 발생한다. 

LG NCM811 팩의 낮은 수명은 장거리 운행 차량에서도 확인됐다. EV 클리닉은 파나소닉 NCA 팩이 약 40만 km 수준의 수명을 보이는 반면, LG NCM811 팩은 약 25만 km 전후에서 수명이 사실상 종료되는 경우가 많다고 지적했다.

EV 클리닉은 실제 파나소닉 팩을 장착한 모델 3 장거리 운행 차량은 주행거리 35만 km에서 15%대 열화를 보이며 정상 범주 안에 있었지만 동일 차량의 LG 팩 사례는 초반부터 발열·출력 제한·효율 저하가 누적돼 조기 열화가 빠르게 진행됐다고 주장했다. 

EV 클리닉은 또 “LG 팩은 모듈 일부만 교체해도 나머지 셀들의 저항이 이미 한계치에 근접해 있어 안정성을 확보할 수 없다”며 “현재로서는 중고 파나소닉 팩으로의 전체 교체가 가장 현실적인 대안”이라고 밝혔다. 해당 기관은 실제로 삼성과 LG 셀 기반 유럽·한국 생산 배터리 또는 미국 파나소닉 팩이 수리·운영 안정성이 가장 높다고 평가하면서도 중국산 NCM 계열 배터리는 열화 양상이 지나치게 빠르다고 분석했다.

최근 중국산 배터리에 대한 긍정적 인식이 늘고 있지만 EV 클리닉은 “성능과 내구성 면에서 우수하다고 확인된 것은 LFP 계열뿐이며 NCM이나 NCA 수준의 고출력·고에너지밀도 셀에서는 중국산이 우위를 보인다는 근거는 없다”고 강조했다. 특히 BYD의 블레이드 배터리 역시 모듈 구조상 셀 단위 수리가 불가능한 완전 밀봉형이라는 점을 지적하고 유지보수의 관점에서는 중국산 배터리가 불리할 수 있다고 덧붙였다.

EV 클리닉의 보고서는 배터리 내부저항의 출발점에서부터 중국산 LG 셀은 불리한 조건을 안고 있으며 이는 출력·충전 속도·발열 관리·수명 등 실차 성능 전반에 직접적 영향을 준다는 점을 지적한다. 전기차 시장이 급격히 성장하는 상황에서 제조사의 셀 공급 선택이 성능과 유지비, 편의성의 격차로 이어질 수 있다는 점을 보여주는 대목이다. 

김흥식 기자/reporter@autoherald.co.kr

ⓒ 오토헤럴드(http://www.autoherald.co.kr) 무단전재 및 재배포금지