VOLTENERTEC WEEKLY · 2026년 37주차 · 2/4
결론. 현대차·기아가 LG에너지솔루션·현대엔지니어링·원익피앤이와 함께 200kWh 규모 UBESS(Used Battery Energy Storage System) 실증에 들어갔다. 사용 후 배터리팩은 신품 셀과 달리 이력이 서로 다른 개체들의 집합이다. 따라서 이 설비에서 먼저 걸어야 할 인터락은 셀 전압·온도의 절대 임계가 아니라 팩 간 SOH·내부저항 편차라는 상대값이다. 절대 임계에 닿기 전에 편차가 먼저 벌어지기 때문이다.
1. 실증 구성 — 무엇이 어디에 연결되는가
전기신문 보도에 따르면 현대자동차·기아, LG에너지솔루션, 현대엔지니어링, 원익피앤이 등 5개사는 9월 10일 경기 화성시 원익피앤이 동탄 사업장에서 EV 사용 후 배터리 기반 UBESS 실증 협력 기념행사를 열었다. 현대차·기아의 전용 EV 플랫폼 E-GMP 전기차의 사용 후 배터리팩을 활용한 국내 첫 사례이며, 실증 설비는 총 200kWh 규모다.
운전 방식은 단순하다. 전기요금이 낮은 시간대에 UBESS에 전기를 저장한 뒤, 요금이 높은 시간대에는 급속충전기를 통해 전기차를 충전한다. 즉 UBESS의 방전 경로가 계통이 아니라 EV 급속충전기로 직결된 구성이다. 제어 관점에서 이 한 줄이 설계 조건을 크게 바꾼다. 계통 직결 ESS라면 방전 정지가 곧 수익 기회 상실이지만, 이 구성에서는 방전 정지가 곧 충전 서비스 중단이다.
참여사들이 검증하겠다고 밝힌 항목은 충방전 제어 알고리즘, 시스템 안전성 및 신뢰성, 배터리 성능 유지 특성, 충전 서비스 품질 및 운영 효율성 네 가지다. 앞의 둘은 보호 설계, 뒤의 둘은 가동률 설계에 해당하며 이 둘이 충돌하는 지점이 아래 시퀀스의 핵심이다.
2. 확인 순서 — 안전 인터락이 먼저다
순서를 뒤집으면 안 된다. 진단 로직이 아무리 정교해도, 하드와이어 안전 인터락이 먼저 성립하지 않으면 컨택터를 투입할 근거가 없다. UBESS도 예외가 아니며 확인 순서는 다음과 같다.
- 하드와이어 안전회로: EMO(Emergency Off) 계열, 큐비클 도어 리밋, 가스 검출기. 이 회로는 PLC를 거치지 않고 메인 컨택터 여자 회로를 직접 차단해야 하며, 소프트웨어는 그 상태를 읽기만 한다.
- 절연저항·접지: 회수 팩은 차량에서 분리·재조립을 거치므로 절연 이력이 신품과 다르다. 투입 전 절연저항 판정을 별도 스텝으로 둔다.
- 절대 임계: 셀 최고·최저 전압, 최고 온도. 여기까지는 신품 ESS와 동일한 항목이다.
- 상대 편차: 팩 간 SOH 편차, 내부저항(DCIR) 편차. UBESS에서 추가되는 층이며, 판정 결과는 정지가 아니라 출력 제한(디레이팅)으로 먼저 반영한다.
- 서비스 준비 신호: 위 네 단계를 통과한 뒤에야 급속충전기 측에 서비스 가능 신호를 내보낸다.
3. 신품 ESS와 무엇이 달라지는가
| 설계 항목 | 신품 셀 기반 ESS | 사용 후 배터리 기반 UBESS |
|---|---|---|
| 셀 이력 | 동일 로트·유사 사이클 이력 | 차량별 주행·급속충전 이력이 서로 다름 |
| 1차 판정 기준 | 전압·온도 절대 임계 | 절대 임계 + 팩 간 SOH·DCIR 편차 |
| 편차 허용폭 | 제조 공차 수준 | 이력 차이를 반영한 별도 설정 필요 |
| 이상 판정 시 조치 | 충방전 정지 | 디레이팅 우선, 정지는 상위 등급 |
| 트립의 파급 | 계통 측 충방전 중단 | 급속충전 서비스 동시 중단 |
| 정비 판단 | 주기 기반 점검 | 편차 추세 기반 조기 교체 |
표에서 실무상 가장 먼저 손을 대야 하는 행은 “이상 판정 시 조치”다. 신품 ESS의 이분법(정상/정지)을 그대로 옮겨오면, 편차가 조금 벌어진 팩 하나 때문에 급속충전 서비스 전체가 멈추는 구조가 된다.
4. I/O 맵과 충방전 허가 시퀀스
아래는 위 확인 순서를 그대로 옮긴 예시 로직이다. 실증 설비의 실제 어드레스·임계값은 공개되지 않았으므로, 어드레스는 표기 예시이고 임계값은 설정 위치만 표시했다.
| 어드레스 | 변수명 | 의미 |
|---|---|---|
| DI101 | DI_SAFETY_LOOP_HEALTHY | 하드와이어 안전회로 정상(EMO·도어·가스 직렬), TRUE=정상 |
| DI102 | DI_INSULATION_OK | 절연저항 판정 릴레이 접점 |
| AI101 | AI_CELL_V_MAX | 전체 팩 중 최고 셀 전압 (V) |
| AI102 | AI_CELL_V_MIN | 전체 팩 중 최저 셀 전압 (V) |
| AI103 | AI_CELL_TEMP_MAX | 전체 팩 중 최고 셀 온도 (℃) |
| AI104 | AI_SOH_SPREAD | 팩 간 SOH 최대-최소 편차 (%) |
| AI105 | AI_DCIR_SPREAD | 팩 간 내부저항 편차 (%) |
| DO101 | DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE | 메인 컨택터 투입 허가 |
| DO102 | DO_CHARGER_SERVICE_READY | 급속충전기 서비스 가능 신호 |
| AO101 | AO_DISCHARGE_POWER_LIMIT | 방전 출력 상한 지령 (kW) |
편차 판정이 출력 상한으로 먼저 내려가고, 정지는 그다음 등급이라는 점이 아래 코드의 요지다.
(* UBESS 충방전 허가 시퀀스 - 확인 순서를 그대로 스텝으로 구현 *)
(* STEP 1 : 하드와이어 안전회로. PLC는 상태를 읽기만 하며 우회하지 않는다 *)
IF NOT DI_SAFETY_LOOP_HEALTHY THEN
DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE := FALSE; (* DO101 : 즉시 차단 *)
DO_CHARGER_SERVICE_READY := FALSE; (* DO102 : 서비스 불가 통보 *)
RETURN;
END_IF;
(* STEP 2 : 절연저항 판정. 회수 팩 재조립 이력을 고려한 별도 스텝 *)
IF NOT DI_INSULATION_OK THEN (* DI102 *)
DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE := FALSE;
RETURN;
END_IF;
(* STEP 3 : 절대 임계. 신품 ESS와 동일한 보호 등급 *)
IF (AI_CELL_V_MAX >= V_MAX_TRIP) OR (AI_CELL_V_MIN <= V_MIN_TRIP)
OR (AI_CELL_TEMP_MAX >= TEMP_MAX_TRIP) THEN
DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE := FALSE; (* 보호 등급 : 정지 *)
RETURN;
END_IF;
(* STEP 4 : 상대 편차. UBESS 고유 층 - 정지가 아니라 출력 제한으로 먼저 반영 *)
IF (AI_SOH_SPREAD >= SOH_SPREAD_TRIP)
OR (AI_DCIR_SPREAD >= DCIR_SPREAD_TRIP) THEN
DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE := FALSE; (* 편차가 정지 등급까지 벌어진 경우 *)
RETURN;
ELSIF (AI_SOH_SPREAD >= SOH_SPREAD_DERATE)
OR (AI_DCIR_SPREAD >= DCIR_SPREAD_DERATE) THEN
AO_DISCHARGE_POWER_LIMIT := P_DERATED; (* AO101 : 정비 등급 - 서비스는 유지 *)
ELSE
AO_DISCHARGE_POWER_LIMIT := P_RATED;
END_IF;
(* STEP 5 : 위 네 단계를 통과한 경우에만 서비스 신호 *)
DO_MAIN_CONTACTOR_ENABLE := TRUE;
DO_CHARGER_SERVICE_READY := TRUE;5. 실행 체크리스트
- 입고 팩별 고유 식별 코드와 차량 이력(주행거리·급속충전 횟수)을 설비 대장에 1:1로 연결했는가.
- SOH·DCIR 편차 임계를 정비 등급과 정지 등급 두 값으로 분리해 설정했는가.
- 디레이팅 발동 시 급속충전기 측에 전달되는 신호가 “불가”가 아니라 “제한 출력 가능”으로 구분되는가.
- EMO·도어·가스 검출 회로가 PLC 출력을 거치지 않고 메인 컨택터 여자 회로를 직접 끊는 배선인지 도면으로 확인했는가.
- 절연저항 판정이 컨택터 투입 전 스텝으로 들어가 있는가(투입 후 감시만으로 대체하지 않았는가).
- 팩 간 편차 데이터가 일 단위 추세로 기록되어 조기 교체 판단에 쓸 수 있는가.
- 충전창(경부하 시간대) 변경 시 SOC 목표와 방전 상한이 같은 스케줄을 참조하는가.
- 급속충전기 정격과 UBESS 방전 상한 중 낮은 값이 서비스 표시 출력으로 나가는가.
6. 선행 기술 — 등급 분류는 입고 시점의 작업이다
사용 후 배터리를 재사용하려면 입고 시점의 등급 분류가 선행된다. 한국전지연구조합의 등록특허 KR102289155B1(출원 2021-02-09, 등록 2021-08-11, Google Patents 조회 결과 Expired – Fee Related)은 등급 분류 서버가 입고된 사용 후 배터리 팩과 분해된 모듈에 각각 고유 식별 코드를 부여한 뒤, 팩 정보 입력 → 전기 검사 → 세척 → 외관 검사 → 모듈 단위 분해 → 모듈 외관 검사 → 잔존 가치 평가 → 등급 분류로 이어지는 공정을 청구한다. 이 특허는 이번 실증 참여사가 보유한 것이 아니며, 사용 후 배터리 재사용 공정의 일반적 기술 방향을 보여주는 배경기술로만 인용한다.
주목할 점은 이 공정이 전부 입고 시점의 작업이라는 것이다. 등급 분류로 확보되는 값은 운전 개시 시점의 스냅샷이며, 이후 팩마다 다른 속도로 진행되는 열화는 등급표에 담기지 않는다. 위 STEP 4의 편차 인터락이 필요한 이유가 여기에 있다.
7. 경계 조건 — 이 설계가 뒤집히는 지점
- 규모: 200kWh 단일 사이트에서 얻은 편차 임계값이 대규모 사이트로 그대로 확장되지 않는다. 팩 수가 늘면 편차 분포의 꼬리가 길어져 같은 임계로는 디레이팅이 상시 발동할 수 있다.
- 구성 의존성: 급속충전기 직결 구성이기 때문에 디레이팅 설계가 유효하다. UBESS가 계통 직결로 바뀌면 서비스 중단이라는 제약이 사라지므로, 편차 판정을 정지 등급으로 단순화하는 편이 오히려 안전하다.
- 데이터 공백: 실증 설비의 실제 보호 파라미터·셀 화학·PCS 사양은 공개되지 않았다. 위 임계값 구조는 설계 순서에 대한 제안이며, 구체적 수치는 실증 데이터 확보 후 설정해야 한다. 파형 분석 및 실측 요망.
정리하면 단일 판단 기준은 이렇다. 이 설비에서 이상 신호를 만났을 때, 그것이 서비스를 멈춰야 할 신호인지 출력을 낮춰야 할 신호인지 로직이 스스로 구분하는가. 구분하지 못하면 보호는 과도해지고 가동률은 무너진다.
출처: 전기신문 2026년 9월 10일 「현대차·기아, LG엔솔·원익피앤이와 UBESS 실증 추진」. 특허 서지·법적상태는 Google Patents 직접 조회(2026-09-11).