“무조건 단단한 게 능사 아니다”… 토요타, ‘움직이는 배터리’로 전기차 안전 상식 뒤집나

전기차 배터리는 사고 시 화재나 폭발 위험이 있어 지금까지 모든 제조사는 배터리를 차체 프레임에 견고하게 고정해 외부 충격으로부터 보호하는 ‘강성(Rigidity)’ 중심의 설계를 고수해 왔다.

하지만 세계 최대 완성차 기업 토요타(Toyota)가 이러한 업계의 상식을 깨고, 충돌 시 배터리가 미세하게 움직이도록 허용해 오히려 안전성을 높이는 파격적인 기술을 선보였다.

2일(현지시각) 자동차 전문 매체 오토블로그에 따르면, 토요타는 최근 공개된 특허(번호 20260054558)를 통해 제어된 배터리 움직임으로 충격 에너지를 관리하는 새로운 배터리 패키징 방식을 제안했다.


토요타가 출원한 특허의 핵심 아이디어는 배터리 팩을 차량 하부에 장착하되, 구조용 빔처럼 차체에 일체형으로 볼트 고정하지 않는 것이다. 대신 배터리 팩은 프레임 내부에 위치하며, 충격을 흡수하도록 설계된 특수 서스펜션 부품과 보강재로 둘러싸인다.
사고, 특히 차체와 배터리 사이 공간이 좁아 안전 확보가 까다로운 ‘측면 충돌’이 발생하면 차체 프레임과 서스펜션 부품이 먼저 변형되면서 충격 에너지를 흡수하고 방향을 바꾼다.

이때 배터리 팩은 통제된 범위 내에서 약간 움직이며 에너지를 흘려보낸다. 이는 엔진이 충돌 시 아래로 떨어지게 설계된 ‘브레이크어웨이 엔진 마운트’나 차체가 찌그러지며 승객을 보호하는 ‘크럼플 존(Crumple Zone)’의 원리를 배터리에 적용한 것이다.

결과적으로 배터리 케이스가 깨지거나 내부 셀에 치명적인 하중이 집중되는 것을 방지한다.


이러한 토요타의 접근법은 경쟁사들과 정반대 행보다. 테슬라(Tesla)는 배터리 팩을 차체 구조물의 일부로 사용하는 ‘셀 투 섀시(Cell-to-Chassis)’ 방식을 통해 극강의 강성을 확보하고 강력한 사이드 레일로 충격을 차단한다.
현대자동차그룹의 E-GMP 플랫폼 역시 강화된 하부 구조와 고정식 마운트를 통해 배터리를 단단한 상자 안에 가두는 방식에 집중하고 있다.

반면 토요타는 힘으로 충격을 막아내는 대신, 에너지의 흐름을 관리하는 방식을 택했다. 이러한 유연한 설계는 순수 전기차(BEV)뿐만 아니라 하이브리드(HEV), 플러그인 하이브리드(PHEV) 등 다양한 차종에 더 쉽게 적용할 수 있다는 장점이 있다.

토요타는 단순히 배터리를 더 크고 무겁게 만드는 대신, 더 똑똑한 장착 방법을 찾는 데 주력하고 있다.


토요타의 새로운 안전 철학은 전기차 대중화 시대의 핵심 과제인 ‘화재 안전성’과 ‘수리비 절감’ 측면에서 한국 기업들에 시사하는 바가 크다.

기존 고정식 배터리는 미세한 프레임 왜곡에도 배터리 팩 전체를 교체해야 하는 경우가 많아 수리비 폭탄의 원인이 됐다. 토요타의 방식처럼 충격을 분산해 내부 셀 손상을 막는다면, 사고 후 배터리 재사용률을 높여 보험료와 유지비 절감에 기여할 수 있다.

현대차와 기아 등 국내 제조사들도 차세대 전기차 플랫폼(eM, eS) 개발 시 무조건적인 강성 증대보다는 소재의 유연성과 에너지 흡수 구조를 결합한 하이브리드형 안전 설계를 검토해야 할 것이다.

배터리가 움직일 수 있으려면 냉각수 라인이나 고전압 배선 역시 유연하게 설계되어야 한다. 이는 국내 부품 협력사들에 고내구성 플렉시블 케이블과 냉각 호스 등 새로운 고부가가치 부품 시장이 열릴 수 있음을 의미한다.


신민철 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com