ESS (에너지저장장치)는 전력의 수요와 공급의 불균형을 해소하고, 신재생에너지의 안정적인 활용을 가능하게 하는 핵심 기술입니다. ESS는 전력을 저장하고 필요한 시점에 방출하는 기능을 수행하는데, 이때 ESS의 성능과 수명을 최적화하고 안전하게 관리하는 역할을 하는 것이 BMS (배터리관리시스템)입니다. BMS는 ESS의 전압, 전류, 온도 등을 센서를 통해 측정하고, 셀 간의 밸런싱과 과충전, 과방전, 과전류 등을 방지하는 기능을 수행합니다. BMS는 ESS 뿐만 아니라 전기차, ESS 등에도 적용되는 전동화 핵심 부품으로, 전기차 시장의 성장과 함께 BMS 시장도 확대되고 있습니다. 본 글에서는 ESS 산업 밸류체인에서 BMS의 중요성과 기술 동향에 대해 알아보겠습니다.
BMS의 원리
BMS는 배터리의 상태를 모니터링하고 이를 제어/관리하여 고장 진단을 하여 전기차 배터리 성능을 확보하게 됩니다. BMS는 배터리 셀 (Battery Cell) 전압, 전류 및 온도의 모니터링 (Monitoring), 주행 가능거리 예측을 위한 배터리용량 (SOC: State of Charge) 계산과 배터리 교체를 위한 노화수명 예측 (SOH : State of Health estimation), 베터리 시스템의 안전운영을 위한 경보 및 사전 안전예방 조치 (Protection), 배터리 시스템 진단기능 (Diagnosis) 수행 등의 기능을 수행합니다.
BMS는 배터리 셀 간의 편차를 줄이는 셀 관리 (밸런싱)을 수행합니다. 배터리 셀은 용량과 임피던스에 일정의 허용 오차를 가지고 있습니다. 배터리 충방전이 반복됨에 따라 배터리 셀 간의 전하 수준의 차이가 누적되면, 내구성이 약한 배터리 셀부터 이러한 허용 오차를 넘어가버립니다. 허용 오차를 넘어 동작하는 배터리 셀은 시스템 고장의 치명적인 원인이 될 수 있습니다. BMS는 셀 밸런싱 기능을 통해 배터리의 최대 에너지를 최적화하여 사용할 수 있도록 관리합니다.
BMS는 배터리를 손상시키는 과전압, 과전류, 과충전, 과방전, 과열 등의 조건이 발생하지 않도록 예방합니다. BMS는 배터리와 일체형으로 설계되는 경우가 많으며, 통합전력제어장치 (EPCU)에 포함되기도 합니다. BMS는 센서를 통해 배터리의 상태를 측정하고, 이를 통해 배터리의 충전 상태, 수명, 안전 여부 등을 판단합니다. BMS는 배터리에 이상이 감지될 경우 릴레이 (특정 조건에서 다른 회로를 개폐하는 장치)를 통해 자동으로 배터리의 전원을 잇거나 끊습니다.
BMS의 역할
BMS는 전기차의 주행거리와 안전성을 보장하는 역할을 맡고 있습니다. BMS는 배터리의 용량과 잔량을 측정하고, 이를 통해 주행 가능거리를 예측하고 표시합니다. BMS는 배터리의 수명을 연장하기 위해 셀 밸런싱을 수행하고, 배터리의 노화 정도를 측정하고 표시합니다. BMS는 배터리의 과열, 과충전, 과방전, 과전류 등을 방지하고, 이러한 상황이 발생할 경우에는 배터리의 전원을 차단하거나 경고 신호를 보냅니다.
BMS는 전기차의 성능과 효율성을 향상시키는 역할도 합니다. BMS는 배터리의 전압과 전류를 제어하고, 배터리와 다른 부품들과의 통신을 통해 전기차의 구동을 최적화합니다. BMS는 배터리의 충전 시간을 단축시키고, 배터리의 에너지 손실을 줄이고, 배터리의 에너지 회수를 증가시킵니다.
BMS 관련기업
BMS는 전기차의 핵심 부품으로서, 전기차 시장의 성장과 함께 BMS 시장도 확대되고 있습니다. 국내에서는 현대모비스, 모베이스전자, 아모그린텍, 에스엘 등이 BMS 관련기업으로 분류될 수 있습니다. 이 중에서 현대모비스와 에스엘은 대형주로, 모베이스전자와 아모그린텍은 중소형주로 분류할 수 있습니다.
현대모비스
현대모비스는 현대차그룹의 자동차 부품 전문기업으로, 자동차 램프, 전동화 부품, 미러, 전자 등의 제품을 생산하여 국내외의 현대차, 기아차, GM, Ford, Geely 등의 OEM에 납품하고 있는 업체입니다. 현대모비스는 현대차, 기아차에 BMS를 공급하고 있으며, 세계 4위 자동차 업체 스텔란티스에도 BMS를 납품할 계획입니다.6. 현대모비스의 시가총액은 1조 8741억원 (2023.04.25 기준)입니다.
에스엘
에스엘은 자동차 부품 전문기업으로 자동차 램프, 전동화 부품, 미러, 전자 등의 제품을 생산하여 국내외의 현대차, 기아차, GM, Ford, Geely 등의 OEM에 납품하고 있는 업체입니다. 에스엘은 현대차그룹 파트너사로 새 먹거리로 BMS에 주력하며 현대차, 기아 전기차의 BMS 납품 수주받고 있습니다. 에스엘의 시가총액은 1조 4910억원 (2023.04.25 기준)입니다.
모베이스전자
모베이스전자는 자동차용 전자부품 및 전장부품을 제조 및 판매하는 업체입니다. 모베이스전자는 현대모비스의 협력사로 BMS (배터리관리시스템)를 생산하고 있으며, SK이노베이션과도 BMS 납품계약을 맺은 바 있습니다. BMS는 전기차와 ESS (에너지저장장치)의 핵심 부품으로, 배터리의 상태를 측정하고 관리하는 시스템입니다. 모베이스전자의 시가총액은 1,0001,000억 원 미만의 중소형주로, 2020년 연결 기준 매출액은 약 7717억원, 영업이익은 약 727억원입니다
아모그린텍
아모그린텍은 나노 소재를 기반으로 하는 첨단 소재·부품 기업으로, 고효율 자성부품, ESS, 나노 멤브레인 등의 제품을 개발하고 있습니다. 아모그린텍은 ESS 사업에서 LFP 배터리 셀을 외주를 통해 공급하고, 자체 BMS와 제조해 ESS를 판매하고 있습니다. 현재 현대모비스가 주요 고객사 중 하나로 BMS 솔루션을 주요 글로벌 기관차 업체에 납품하는 것으로 알려져 있습니다.
아모그린텍은 고효율 자성부품 사업에서는 전기차 내 전력변환 장치의 에너지 변환 고효율을 높이는 부품을 개발하고 있습니다. 이 부품은 300kW 고출력 전기차 필수 부품으로 테슬라, 리비안, GM 등의 전기차 업체에 공급될 것으로 예상됩니다. 아모그린텍은 나노 멤브레인 사업에서는 수처리와 공기청정 및 환기시스템 등을 개발하고 있습니다. 나노 멤브레인은 미세한 구멍이 있는 막으로, 물과 공기를 거르거나 정화하는 역할을 합니다.
아모그린텍의 시가총액은 1,0001,000억 원 미만의 중소형주로, ESS와 전기차 시장의 성장과 함께 수익성이 향상될 것으로 기대됩니다. 아모그린텍은 2020년 연결 기준 매출액이 1,0001,000억 원을 돌파하고, 영업이익률이 9.4%로 개선되었습니다. 2021년에는 매출액이 1,500억원, 영업이익률이 10% 이상을 달성할 것으로 전망됩니다
이번 글에서는 ESS 산업 밸류체인 중에서 BMS 업체에 대해 소개하였습니다. BMS는 전기차와 ESS의 핵심 부품으로, 배터리의 상태를 측정하고 관리하는 시스템입니다. BMS는 배터리의 수명, 성능, 안전성을 보장하고, 전기차의 주행거리와 효율성을 향상시키는 역할을 합니다. 국내에서는 현대모비스, 모베이스전자, 아모그린텍 등이 BMS 관련기업으로 분류될 수 있습니다. 이 중에서 현대모비스와 에스엘은 대형주로, 모베이스전자와 아모그린텍은 중소형주로 분류할 수 있습니다. ESS와 전기차 시장의 성장과 함께 BMS 시장도 확대될 것으로 예상되며, BMS 관련기업들의 성장가능성도 높아질 것으로 기대됩니다.