기존 내연기관차(ICE)에서 전기차(EV)로 바꾸는 경우 겨울철에는 추가적인 관리가 필요하다. 추운 날씨는 주행 거리, 충전, 배터리 상태 등 전기차 성능의 여러 측면에 영향을 미친다. 특히 도중에 충전이 필요한 장거리 여행의 경우, 추운 날씨에 맞게 운전 및 차량 관리 계획을 세우는 것이 필수다. 겨울철 효율적인 전기차 운행을 위해서는 우선 배터리 팩을 최적의 온도로 유지하는 것이 중요하다. 최신 전기차에는 배터리 온도를 조절하는 시스템이 탑재돼 있지만, 최적의 성능을 위해서는 이런 기능을 이해하고 효과적으로 사용하는 것이 중요하다.
온도가 낮으면 배터리 셀의 저항이 증가해 배터리 팩의 전반적인 효율성과 성능에 영향을 미치기 때문에 전기차의 주행 거리가 크게 감소한다. 미국 배터리 관련 스타트업 리커런트 오토(Recurrent Auto)의 최근 발표에 따르면 겨울철 전기차의 주행 가능 거리는 평균 30% 감소했으며, 극단적인 경우 최대 46%까지 감소할 수 있다. 전기차의 리튬이온배터리 최적 온도는 섭씨 20°C~45°C 사이다. 온도가 이 범위 아래로 떨어지면 차량은 배터리를 가열하기 위해 더 많은 에너지를 사용하므로, 특히 밤새 플러그를 꽂지 않고 외부에 주차하는 경우 주행 거리가 크게 손실될 수 있다.
추운 날씨에는 전기차 배터리 성능도 떨어진다. 낮은 온도는 리튬이온배터리의 효율성을 떨어뜨리는데, 특히 기온이 영하로 떨어지면 리튬 이온을 포착하는 배터리 양극의 용량이 줄어들며 양극 주변의 리튬 코팅 현상이 일어나게 된다. 이 코팅은 배터리를 사용하면 대부분 사라지지만 완전히 사라지지는 않으며, 시간이 지남에 따라 축적돼 장기적으로 배터리 성능에 영향을 미친다. 또한, 겨울철 낮은 배터리 팩 온도는 전기차 충전 속도를 더욱 느리게 한다. 많은 전기차에는 충전을 위해 배터리를 수동 또는 자동으로 프리컨디셔닝하는 옵션이 있어 충전 효율을 유지하는 데 도움을 준다. 프리컨디셔닝을 하지 않으면 차가운 배터리는 충전 속도가 느려지므로 충전 속도가 크게 저하될 수 있다. 연구에 따르면 지리적 위치에 따라 차이가 있긴 하지만, 전기차는 추운 환경에서 충전하는 데 최대 3배 더 오래 걸릴 수 있다고 한다.
회생 제동 역시 추운 날씨에 큰 영향을 받는다. 배터리가 차가우면 회생 제동에서 에너지를 받아들이는 배터리의 능력이 제한돼 효율성이 떨어진다. 이는 차량을 주행하거나 배터리를 프리컨디셔닝하면 개선될 수 있다. 전기차의 난방은 겨울철에 더 많은 에너지를 필요로 하는데, 이는 전기차가 내연기관차만큼 폐열을 많이 발생시키지 않기 때문이다. 히터를 사용하면 예상 주행 거리가 눈에 띄게 감소할 수 있다. 일부 전기차는 전기 모터에서 폐열을 회수하는 히트 펌프를 사용하지만, 그래도 실내 난방을 위해서는 더 많은 에너지가 필요하다. 열선 시트 및 스티어링 휠과 같은 대안을 사용하면 배터리 전력을 많이 사용하지 않고도 따뜻함을 유지할 수 있다.
또한, 전기차의 물리적 특징 역시 겨울철 결빙의 영향을 받을 수 있다. 많은 전기차에서는 차량 잠금이 해제될 때 튀어나오는 플러시 피팅(때로는 전동식) 도어 핸들이 있다. 이는 차량의 공기 역학을 개선하는 동시에 멋지지만, 그 위에 얼음이 쌓이는 경우 차 문을 여는 것이 어려워질 수도 있다. 마지막으로 겨울용 타이어 역시 주행 거리에 영향을 미친다. 여름용 타이어와 비교해 조금 더 무른 타이어와 트레드 패턴이 달라 더 많은 회전 저항이 발생함으로 주행 거리가 감소하게 되는 것이다. 여러 타이어 제조사들은 접지력과 회전 저항 사이의 균형을 최적화하기 위해 전기차 전용 겨울용 타이어를 개발하고 있다. 또한, 타이어 공기압 역시 효율성에 영향을 미치는데, 공기압은 외부 조건에 따라 달라지는 만큼 겨울에는 정기적인 타이어 공기압 점검이 필요하다. 더드라이브 / 박도훈 기자 auto@thedrive.norcal-art.com
[저작권자ⓒ 더드라이브(TheDrive). 무단전재-재배포 금지]
