전기차의 리튬이온 전지 용량이 mAh가 아니라 kWh 인 이유

왜 전기차 배터리는 일률로 용량을 표시할까요?

 오늘은 좀 짧은 글이군요. 전기자동차의 배터리 용량은 kWh로 되어 있습니다. 

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 예를 들어 기아의 전기차 쏘울은 27 kWh의 배터리를 가지고 있고, BMW의 i3는 18.8 kWh의 용량을 가지고 있습니다. 쏘울의 수치가 크므로 i3보다 더 큰 배터리를 가지고 있구나 하고 알 수 있습니다. 

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 그런데 조금 생소합니다. ‘와트’도 아니고 ‘와트시’ 라니요? 핸드폰 같은 일반적인 디바이스들에 표시된 전류량인 mAh가 아니라 일률의 단위라니요. 하필 전기차만 다른 단위를 쓰는 이유가 뭔가요.

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 답은 의외로 간단합니다. 전류 량만으로도 배터리의 성능을 확인할 수 없기 때문입니다.

 휴대용 전자기기들은 열이면 열 모두 3.7V의 동일한 전압을 사용합니다. W가 전압과 전류의 곱이므로 같은 전압을 사용하는 이들 디바이스에서는 굳이 일률인 W를 사용할 필요가 없습니다. mAh로 충분히 비교가 가능합니다. 

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 반면 전기차의 경우 차량마다 각각 다른 전압을 사용하지요. 배터리의 용량이 크다고 하더라도, 낮은 전압의 시스템을 가지고 있으면 실제 달릴 수 있는 거리가 달라집니다. 

 따라서 전기차의 배터리는 mAh를 사용할 경우 직접적인 비교가 불가능합니다. Wh를 사용하여 시간당 얼마의 일을 할 수 있는지를 비교해야 합니다.

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 그래도 전기자동차가 다 비슷할 거 아녜요. 배터리의 용량인 kWh의 수치가 크면 더 많이 달릴 수 있겠지요? 네, 일반적으로는 맞는 이야기 입니다. 다만, 배터리 용량과 이동거리가 정확히 비례하진 않습니다. 아래의 스팩을 다시 한번 보세요.

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 기아 쏘울의 배터리는 27KWh 입니다. 레이는 16.4kWh의 배터리가 달려있지요. 각각 쏘울은 148 km를, 레이는 100km가 안되는 거리를 달릴 수 있습니다. 배터리가 클수록 더 많은 이동거리를 가집니다. 

 하지만 닛산 리프와 쉐보레의 스파크를 비교해 보세요. 스파크의 배터리는 리프보다 2.6kWh 만큼 더 작습니다. 하지만 3km 정도를 더 달릴 수 있습니다. 배터리 의 크기와 이동거리가 어느 정도 상관관계를 가지지만 정확히 일치하는 건 아니라는 사실을 알 수 있습니다. 

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 차량의 실제 주행거리는 모터의 출력, 차량의 무게 등 복잡한 요소들에 좌우 되기 때문입니다. 제조사에서도 배터리 용량과 이동거리 두 가지 모두를 명기하고 있지요.

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 왜 휴대용 전자기기의 배터리와 전기차 배터리가 다른 용량단위를 사용할까? 라는 질문에 흥미로운 사실을 확인 할 수 있었습니다. 최신 핸드폰들도 단위가 점점 일률로 바뀌어 간다고 하는데요. 단위가 통일되면 앞으로는 헷갈릴 일은 점점 없어지지 않을까 합니다.

 그냥 끝내기가 좀 아쉽네요. 마지막 의문. 샤오미의 10,400mAh 대용량 배터리를 자동차에 사용하려면 과연 몇 개가 필요할까요? 

vr-zone.com

 리튬이온 배터리는 셀당 3.7V를 가집니다. 배터리 하나의 일률은 39.22 wh, 0.04 kWh 임을 알 수 있습니다. 단순 계산으로 리프 수준의 24kWh 배터리의 용량을 가지려면 약 600개의 샤오미 배터리가 필요하다는 답이 나오네요. 

hackaday.com

 실제 테슬라의 모델 S은 375V의 내부전압, 60 kwh의 배터리 내부에 5,544개의 리튬이온 셀이 들어있다고 합니다. 더 자세한 내용은 아래 기사링크를 참고해주세요.

테슬라 모델 S 티어다운

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