Wireless BMS가 여는 차세대 배터리 관리 시대
기사 원문 : https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=360753
에너지 전환과 탄소 중립 실현을 위한 전 세계적 흐름 속에서, 배터리 시스템의 중요도가 높아지고 있다. 전기차, 에너지 저장 장치(ESS), 전기 선박, 항공 모빌리티까지 전력 기반의 미래 산업 전반에서 배터리가 핵심 동력원으로 자리 잡고 있기 때문이다. 특히 전기차 시장의 급격한 확대는 전 세계 배터리 수요를 기하급수적으로 증가시키고 있으며, 이에 따라 안전성과 신뢰성을 보장하는 배터리 관리 기술의 중요성이 더욱 커지고 있다. 배터리는 운용함에 따라 성능이 저하되고, 예기치 못한 고장이나 화재가 발생할 위험이 존재한다. 이를 예방하고 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)은 이제 단순한 부품이 아니라 시스템 전체 안정성을 좌우하는 핵심 기술로 인식된다.
최근 BMS의 고도화 흐름 속에서 가장 주목받는 기술 중 하나가 무선 BMS(wBMS; Wireless BMS)이다. 기존 유선 BMS는 배터리 셀과 모듈을 연결하기 위해 수십에서 수백 가닥의 케이블을 사용한다. 이로 인해 차량 내 공간 제약, 배선 복잡성, 무게 증가, 진동이나 절연 파괴로 인한 화재 위험 등 여러 문제가 발생해왔다. 반면 wBMS는 이러한 물리적 제약을 근본적으로 제거함으로써, 경량화·단순화·고신뢰성을 동시에 확보할 수 있다. 특히 수백 개의 셀이 연결되는 전기차 환경에서 장점이 한층 부각된다. 이러한 특성 때문에 완성차 제조사들은 wBMS를 전략적으로 도입하려는 움직임을 보인다.
wBMS는 단순히 ‘배선을 없앤 시스템’이 아니다. 배터리 관리의 패러다임을 근본적으로 바꾸는 기술이다. 각 배터리 모듈에서 발생하는 전압, 전류, 온도 등의 특성 데이터를 무선으로 수집하고 중앙 게이트웨이에 전달함으로써, 기존 유선 기반 시스템의 한계를 넘어서는 새로운 접근 방식을 제시한다. 이를 통해 배터리 팩의 설계 유연성이 높아지고 모듈 간 배치 제약이 줄어들며, 제조 공정 효율성도 개선된다. 또한 무선 통신 특성상 다양한 주행 환경에서 발생할 수 있는 간섭 요인에 대응할 수 있도록 설계되며, 안정적인 데이터 전송 체계를 통해 신뢰성 높은 배터리 관리가 가능하다.
나아가 wBMS는 단순한 데이터 수집 용도를 넘어 상태 및 이상 진단 알고리즘을 탑재할 수 있다. 배터리 내부 임피던스 변화, 미세한 온도 편차, 충·방전 패턴을 분석해 이상 징후를 조기에 감지할 수 있게 된다. 수집된 데이터는 중앙 제어 유닛에서 인공지능(AI) 기반 예측 모델과 결합되어, 잔여 수명(RUL; Remaining useful life)과 충전 상태(SOC; State of charge) 등의 상태 지표를 더욱 정밀하게 추정할 수 있다. 특히 무선 환경에서도 수백 개 셀의 데이터를 지연 없이 동시 처리할 수 있도록 설계된 아키텍처는 대용량 배터리를 사용하는 전기차, ESS 환경에서도 높은 신뢰성을 보장한다. 또한, 복잡한 케이블 하네스가 사라지면서 배터리 팩 설계가 단순해지고, 경량화에 따른 차량 효율성 개선도 가능하여 산업적인 효과도 크다. 특히 차세대 전기차나 도심항공모빌리티(UAM)처럼 공간 효율과 에너지 밀도가 중요한 분야에서 효과는 극대화된다. 또한 모듈 단위 교체와 재사용이 쉬워지는 만큼 배터리 재사용·재활용을 통한 순환 경제 실현에도 기여할 수 있다. 이는 단순한 비용 절감을 넘어, 국가 차원의 에너지 안보와 자원 확보 전략에도 직결되는 중요한 요소다.
물론 wBMS 도입에는 풀어야 할 과제도 존재한다. 무선 통신의 안정성과 보안성 확보가 가장 큰 요소이다. 다수의 셀이 동시에 데이터를 송수신하는 과정에서 패킷 손실이나 지연이 발생하면 안전에 치명적인 영향을 미칠 수 있으며, 사이버 보안 위협도 간과할 수 없다. 이에 따라 글로벌 반도체 기업과 완성차 업체들은 고신뢰 무선 프로토콜, 데이터 이중화 설계, 암호화 통신 기술을 적극 도입하고 있다. 최근에는 차량용 보안 칩(HSM; Hardware security module)을 BMS에 직접 탑재해 데이터 위·변조 방지 기능을 강화하는 연구도 활발하다. 일부 선도 기업들은 이미 wBMS를 적용한 차량을 상용화 단계에 올려놓았으며, 국내 기업들도 시범 적용과 검증에 속도를 내고 있다.
일각에서는 wBMS가 배터리 생애주기 전반을 혁신할 차세대 플랫폼 기술로 주목받으며, 전기차와 에너지 산업의 경쟁력을 좌우할 핵심 요소로 보고 있다. 안정성과 경제성, 확장성을 동시에 확보할 수 있는 해법으로서, wBMS가 배터리 관리의 새로운 시대를 열고 산업의 미래를 주도할 가능성이 크다고 전망한다.