🛠️ 배터리 상태를 평가하는 두 가지 핵심 지표: SOC와 SOH 설명

배터리 기술이 발전하면서, 배터리의 상태를 정확하게 평가하는 것이 중요합니다. 특히 전기차와 같은 고성능 배터리 응용 분야에서 배터리의 상태를 지속적으로 모니터링하는 것은 매우 중요한데요, 이를 위해 사용되는 두 가지 주요 지표가 있습니다. 바로 SOC (State of Charge)와 SOH (State of Health)입니다. 이 글에서는 이 두 가지 지표가 무엇인지, 그리고 배터리 관리에 있어서 왜 중요한지 살펴보겠습니다.

SOC/SOH 모식도 / 참고: https://www.roplant.com/index.php/contents/platform/share?act=view&seq=1061&bd_bcid=knowledge

 

🔋 SOC (State of Charge): 배터리의 현재 충전 상태

SOC는 배터리의 현재 충전 상태를 나타내는 지표로, 배터리 내 남아 있는 에너지를 백분율(%)로 표현합니다. 쉽게 말해, SOC는 배터리의 '연료 게이지'와 같은 역할을 합니다. 예를 들어, SOC가 100%라면 배터리가 완전히 충전된 상태이고, 0%라면 완전히 방전된 상태를 의미하죠.
SOC는 전기차, 전자기기, ESS 등 다양한 배터리 기반 장치에서 매우 중요한 정보입니다. 정확한 SOC 측정은 배터리의 효율적인 사용을 위해 필수적이며, 잘못된 SOC 정보는 배터리 과충전 또는 과방전을 유발해 배터리 수명을 단축시킬 수 있습니다.
SOC 측정 방법은 전압 측정법, 전류 적분법(Coulomb counting), 그리고 임피던스 측정법 등이 있으며, 각각의 방법은 상황에 따라 장단점이 존재합니다. 예를 들어, 전압 측정법은 간단하지만 정확도가 떨어질 수 있는 반면, 전류 적분법은 정확도가 높지만 누적 오차가 발생할 수 있습니다.

🌱 SOH (State of Health): 배터리의 현재 성능

SOH는 배터리의 전반적인 성능 상태를 나타내는 지표로, 배터리가 새것일 때와 비교하여 현재 어느 정도의 성능을 유지하고 있는지를 나타냅니다. SOH는 배터리의 '성능 진단서'라고 생각할 수 있습니다. SOH는 배터리의 용량, 내부 저항, 충방전 특성 등을 종합적으로 평가하여 결정됩니다.
SOH가 100%에 가까울수록 배터리가 건강한 상태임을 의미하며, 80% 이하로 떨어지면 성능 저하가 시작되어 교체를 고려해야 할 시점일 수 있습니다. 배터리의 SOH를 정확히 평가하는 것은 배터리의 수명 예측과 유지보수 전략을 수립하는 데 필수적입니다.
SOH는 주로 배터리의 용량 감소와 내부 저항 증가를 통해 변화하며, 주기적인 충방전, 과도한 열, 높은 전류 사용 등이 SOH 저하의 주요 원인으로 작용할 수 있습니다.

방전 Cycle 별 SOC/SOH 비교

⚡ SOC와 SOH의 중요성

SOC의 중요성

• 효율적인 에너지 관리: SOC는 배터리의 남은 에너지를 알려주어 효율적인 에너지 사용을 가능하게 합니다. 이를 통해 장치의 작동 시간을 예측하고, 적절한 충전 계획을 세울 수 있습니다.
• 배터리 보호: SOC 정보를 통해 배터리의 과충전과 과방전을 방지할 수 있어, 배터리의 안전성과 수명을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
• 운영 비용 절감: SOC를 정확히 모니터링하면 불필요한 충전 횟수를 줄여 배터리의 수명 연장에 기여하고, 유지 비용을 절감할 수 있습니다.

SOH의 중요성

• 배터리 수명 예측: SOH는 배터리의 현재 상태를 평가하여 남은 수명을 예측하는 데 사용됩니다. 이를 통해 배터리 교체 시기를 미리 예측하고 계획할 수 있어, 시스템 운영의 안정성을 높일 수 있습니다.
• 유지보수 전략 수립: SOH를 정기적으로 평가하면 배터리 성능 저하를 조기에 발견할 수 있어, 적절한 유지보수 전략을 수립하고 예기치 않은 고장을 방지할 수 있습니다.
• 성능 최적화: SOH는 배터리의 성능 저하를 모니터링함으로써, 필요한 경우 성능을 유지하기 위한 조치를 취하는 데 도움을 줍니다.

📈 결론

배터리의 상태를 평가하는 SOC와 SOH는 배터리 관리 시스템(BMS)의 핵심 요소로, 배터리의 성능과 안전을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. SOC는 배터리의 현재 충전 상태를, SOH는 배터리의 전반적인 건강 상태를 나타냅니다. 이 두 지표를 통해 배터리의 효율적인 사용과 안전한 운영이 가능하며, 궁극적으로 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.
SOC와 SOH의 정확한 이해와 관리가 앞으로의 배터리 기술 발전과 에너지 관리에 있어 중요한 역할을 하게 될 것입니다. ⚙️🔋