당신의 배터리는 몇 살인가요? SOH와 SOC로 알아보는 건강 체크

 

 

배터리의 SOH(State of Health)와 SOC(State of Charge)는 배터리 상태를 평가하는 데 중요한 두 가지 지표입니다. SOH는 배터리의 전반적인 건강 상태를 나타내며, 새 배터리와 비교했을 때 현재 성능과 용량이 얼마나 유지되고 있는지를 백분율로 표시합니다. 배터리의 현재 최대 용량이 초기 설계 용량 대비 얼마나 남아있는지를 보여주는 것으로, (현재 최대 용량 ÷ 초기 설계 용량) × 100%로 계산됩니다. SOH는 용량 유지율, 내부 저항, 사이클 수명 등을 고려하여 측정되며, 100~80% 범위는 양호한 상태, 80~60% 범위는 중간 수준의 열화, 60~40% 범위는 상당한 열화, 40% 미만은 심각한 열화 상태로 교체가 권장됩니다.

 

배터리의 SOH는 충방전 사이클 누적, 높은 온도에서의 사용 및 보관, 과충전 또는 과방전, 높은 전류로의 충전 및 방전, 시간 경과에 따른 자연적 열화 등 다양한 요인에 의해 감소합니다. SOH는 배터리 교체 시기 결정, 차량이나 장비의 효율성 유지, 중고 배터리 구매 시 품질 판단, 전기차나 에너지 저장 시스템의 가치 평가 등에 중요한 정보를 제공합니다.

 

반면 SOC는 배터리의 현재 충전 상태를 나타내며, 완전히 충전되었을 때와 비교하여 현재 얼마나 충전되어 있는지를 백분율로 나타냅니다. 배터리에 현재 저장된 에너지가 완전 충전 대비 얼마나 되는지를 보여주는 것으로, (현재 저장된 에너지 ÷ 완전 충전 시 저장 가능한 에너지) × 100%로 계산됩니다. SOC는 전압 측정법, 전류 적산법, 임피던스 측정법, 머신러닝 기법 등 다양한 방법으로 측정할 수 있으며, 100~80% 범위는 완전 충전 상태로 최대 출력이 가능하고, 80~20% 범위는 일반적인 사용 범위로 안정적인 성능을 발휘하며, 20~0% 범위는 저충전 상태로 성능 저하와 빠른 방전 가능성이 있습니다.

 

 

SOC는 배터리의 잔여 사용 가능 시간 예측, 충전이 필요한 시점 판단, 배터리 관리 시스템(BMS)의 핵심 모니터링 요소, 과충전 및 과방전 방지를 위한 기준 등으로 활용됩니다. SOC는 충전과 방전에 따라 빠르게 변화하는 단기적 지표인 반면, SOH는 배터리 수명 전체에 걸쳐 서서히 변화하는 장기적 지표입니다.

 

SOH와 SOC는 서로 다른 측정 기준을 가지는데, SOH는 초기 설계 용량 대비 현재 최대 용량을 측정하는 반면, SOC는 현재 최대 용량 대비 현재 충전량을 측정합니다. SOH는 감소만 가능하고 회복이 불가능한 반면, SOC는 충전과 방전에 따라 증가 및 감소가 가능합니다. 두 지표는 상호 관련이 있어서, SOH가 낮을수록 같은 SOC에서도 실제 사용 가능한 에너지가 적으며, SOH가 낮은 배터리는 SOC가 빠르게 변화하는 경향이 있습니다. 정확한 SOC 측정을 위해서는 현재 SOH를 고려해야 합니다.

 

지표들은 다양한 분야에서 실제로 활용되고 있습니다. 전기차에서는 SOH를 통해 차량의 최대 주행 가능 거리 감소율을 판단하고, SOC를 통해 현재 배터리로 주행 가능한 거리를 예측합니다. 스마트폰에서는 SOH를 통해 배터리 교체 시기를 결정하고, SOC를 통해 현재 남은 사용 시간을 예측합니다. 에너지 저장 시스템에서는 SOH를 통해 시스템의 경제적 가치 및 수명을 예측하고, SOC를 통해 피크 부하 대응 가능 여부를 판단합니다. 차량용 배터리에서는 SOH를 통해 배터리 교체 필요성을 판단하고, SOC를 통해 시동 가능 여부 및 충전 필요성을 판단합니다.

 

 

배터리의 SOH를 유지하기 위해서는 20~80% SOC 범위 내에서 사용하는 것이 좋으며, 극단적인 고온이나 저온 환경을 피하는 것이 좋습니다. 정기적인 SOH 측정을 통해 배터리 교체 시기를 예측할 수 있으며, 정확한 SOC 측정을 위해 가끔 완전 충전과 방전을 수행하여 배터리 관리 시스템을 보정하는 것이 도움이 됩니다. 장기간 보관 시에는 40~60% SOC 상태로 유지하는 것이 SOH 보존에 유리합니다.

 

SOH와 SOC 지표를 통해 배터리의 현재 상태와 향후 성능을 효과적으로 관리하고 예측할 수 있으며, 배터리 사용 기기의 안정적인 운용과 적절한 유지보수 계획 수립에 도움이 됩니다. 특히 차량용 배터리 모니터기는 이러한 SOH와 SOC를 분석하여 자동차 배터리의 상태를 정확히 진단함으로써, 갑작스러운 배터리 방전이나 고장을 예방하는 데 매우 유용합니다.

 

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