배터리 매뉴얼에서 시작하는
SOH와 SOC의 이해

1. 배터리 매뉴얼과 IEC 61960으로 보는 방전용량 측정

배터리의 용량은 단순히 셀의 크기나 재료만으로 정해지는 값이 아닙니다. 제조사가 규정한 충전 조건으로 완전히 충전한 뒤, 정해진 온도·보관시간·방전전류·방전 종료전압 조건에서 실제로 꺼낼 수 있었던 전하량으로 확인합니다.

1.1 Samsung INR18650-25R 매뉴얼 예시

매뉴얼상 공칭 방전용량은 표준 충전 후 25 ℃에서 500 mA로 방전하여 2.5 V에 도달할 때까지 측정한 초기 방전용량이며, 2,500 mAh 이상으로 제시됩니다.

1.2 IEC 61960 기반 방전용량 측정 절차

시험온도는 20 ± 5 ℃, 충전 후 보관시간은 1~4시간입니다. 제품 매뉴얼이 별도의 조건을 제시할 때에는 규격 조건과 제조사 조건을 구분하여 기록해야 합니다.

2. 배터리 용량을 방전용량으로 정의하는 이유

배터리는 충전된 전하를 부하에 공급하기 위해 사용됩니다. 사용자가 실제로 활용할 수 있는 성능은 충전기에 얼마가 들어갔는가보다 규정된 종료전압까지 얼마를 꺼내 쓸 수 있는가로 판단하는 것이 적절합니다.

2.1 충전은 CC와 CV 두 구간으로 진행됩니다

CC 구간에서는 충전전류를 일정하게 유지하며 셀 전압이 상승합니다. 셀 전압이 4.20 V에 도달한 뒤에도 CC 충전을 계속하면 과전압으로 배터리 손상과 안전사고 위험이 높아집니다. 따라서 4.20 V에서 CV 모드로 전환하여 전압을 고정하고 전류가 자연스럽게 감소하도록 합니다.

2.2 충전량과 실제 방전 가능한 용량은 같지 않을 수 있습니다

3. 방전용량의 감소와 용량 기준 SOH

충·방전 반복과 시간 경과에 따라 실제 방전 가능한 용량은 감소합니다. 동일한 시험조건으로 현재 방전용량을 측정하여 초기 방전용량과 비교하면 용량 기준 SOH를 구할 수 있습니다.

3.1 SOH에는 여러 평가 기준이 있습니다

4. SOH와 연계하여 이해하는 SOC

SOC(State of Charge)는 현재 배터리에 남아 있는 전하량을, 그 배터리가 현재 완전히 충전되었을 때 저장할 수 있는 최대 방전용량과 비교한 비율입니다.

4.1 SOC의 분모는 현재의 최대 방전용량입니다

초기용량이 2,500 mAh였던 배터리가 열화되어 현재 최대 방전용량이 2,000 mAh가 되었다고 가정합니다. 현재 1,000 mAh가 남아 있다면 SOC는 1,000 ÷ 2,000 × 100 = 50%입니다.

4.2 SOC와 SOH를 하나의 식으로 연결하기

현재 최대 방전용량은 SOH와 초기용량의 곱이고, 현재 남아 있는 용량은 SOC와 현재 최대 방전용량의 곱입니다.

5. 전체 강의 흐름 요약

핵심 정리

• 공칭용량은 규정된 조건에서 실제로 방전한 용량입니다.
• 용량 기준 SOH는 현재 최대 방전용량이 초기용량 대비 얼마나 남았는지를 나타냅니다.
• SOC는 현재 남은 용량이 현재 최대 방전용량에서 차지하는 비율입니다.
• 같은 SOC라도 SOH가 낮으면 실제 저장된 전하량과 사용시간은 더 적습니다.