“현실성 제로” 사고나면 초대형 폭탄, 포드 전기차 ‘이 기능’의 정체

① 포드의 루프 배터리 특허

배터리 용량 부족 문제를 보완할 수 있는 특허가 출원돼 화제다. 미국 포드자동차가 차량 루프에 장착해 전기차를 충전할 수 있는 백업 배터리 특허를 신청한 것이다. 미국 특허청(USPTO) 문서에 따르면 지붕에 장착된 백업 배터리는 일반적으로 레저용 SUV에 흔히 장착되는 루프박스 형태를 하고 있다.

특허 출원서에 따르면 여행을 떠날 때 충전소를 찾기 힘든 경우 예비 배터리를 설치하고 귀가 후 제거할 수 있다는 내용이 담겨 있다. 또한 이 배터리에는 여러 개의 배터리 모듈과 유선 장치가 포함돼 있어 전기차 충전 포트와 연결할 수 있다.

포드는 지붕 장착형 배터리에 배터리 셀 냉각 시스템을 개선하기 위해 기계 부품을 덮은 덮개 양쪽에 통풍관 공기통을 설치했다. 또 물과 모래가 들어가 잠재적으로 배터리를 손상시키는 상황을 방지하기 위해 위해 원격으로 덮개를 닫을 수 있는 밸브도 장착했다. 특히 덮개에는 폴리우레탄 폼으로 라이닝 된 뚜껑과 트레이가 포함돼 있어 열에너지를 효율적으로 관리하고 내부 온도를 시원하게 유지하기 때문에 배터리 냉각에 도움이 된다는 설명이다.

포드의 백업 배터리는 일반 전기차와 동일한 규격으로 충전할 수 있다는 편리함도 있다. 나아가 전기차의 통신 모듈과 무선으로 통신해 배터리를 충전할 수 있는 컨트롤러 모듈이 포함되도록 설계했다는 것이다. 즉 운전자가 개입할 필요 없이 지붕에 장착된 배터리에서 전기차 배터리로 전력 공급이 가능하다.

② 양산된다면 우려는?

루프 백업 배터리는 메인 배터리로의 전력 공급 및 배터리 전력 증가 등의 편리함을 안겨주지만 우려되는 점도 존재한다. 차량의 무게가 증가한다는 것이다. 이는 전기차의 고질적인 단점이기도 한데, 안 그래도 무거운 리튬이온배터리를 차량 지붕에 추가로 얹는 셈이니 전체적인 무게가 증가할 수밖에 없다. 무게 증가는 주행거리 효율성과도 직접적으로 연결되기에 현재 전기차가 안은 딜레마이기도 하다.

백업 배터리를 탑재하지 않고(무게를 줄이고) 더 짧은 주행거리를 갈지, 아니면 백업 배터리까지 얹고(배터리 무게를 늘리고) 더 많은 주행거리를 확보할지를 선택해야 할 수도 있다.

상당한 무게의 리튬이온배터리가 차량 상단에 추가됨에 따라 높은 속도에서 전복될 가능성도 있다. 만약 상단 백업 배터리가 충격을 받는다면 배터리 화재도 무시할 수 없다. 전기차 배터리는 충격에 취약하고 한번 화재가 발생하면 대형 사고로까지 번질 우려가 있다.

③ 배터리 열폭주 화재

전기차 사고가 대형 화재 사고로까지 번질 수 있는 것은 배터리 열폭주 현상 때문이다. 열폭주는 단어 그대로 열이 통제불능으로 치솟으며 지속되는 상태를 말한다. 배터리 열폭주는 널리 쓰이는 리튬이온 배터리의 기초 단위인 셀(Cell)이 내외부의 열적 요인이나 화학적 충돌로 인해 온도가 급상승하고 화재로 이어지는 현상이다.

하나의 배터리는 수많은 셀로 이뤄져 있고, 한번 발생한 열폭주는 주변 셀의 연쇄적 발화로 이어지며 화재가 걷잡을 수 없이 커지게 된다. 원인은 분리막 손상, 금속 등 이물질 혼입 등 다양하다. 한번 화재가 발생하면 진압하는 데까지 최소 수시간이 걸리고 피해도 막심하다.

그런데 지붕 위 배터리가 충격을 받고 불이 난다면, 피해는 더 커질 수 있다. 차체 하부보다 차체 지붕은 더 취약하고 얇아서 탑승자에게 보다 직접적으로 영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 따라서 지붕 백업 배터리에 대해 이러한 우려를 보완할 수 있는 충분한 설계가 뒷받침되어야 할 것으로 보인다. 과연 포드의 기발한 아이디어는 상용화될 수 있을까?