배터리의 수명이나 안정성을 고려하면 가급적 완속충전을 하는 것이 좋지만, 막상 전기차를 쓰다 보면 급속충전해야 하는 일이 많이 생기죠. 그런데 전기차의 배터리 용량이 클수록 급속충전을 하더라도 제법 오랜 시간이 걸리는 만큼, 사용자는 빠른 속도로 짧은 시간에 충전하고 싶은 욕구가 커지기 마련입니다.

그런데 같은 급속충전기에 연결해도 어떤 전기차는 금세 충전이 되지만 어떤 전기차는 훨씬 더 긴 시간이 걸립니다. 이런 차이가 생기는 데는 몇 가지 이유가 있지만, 그 가운데서도 배터리의 충방전 성능이 다른 것을 꼽을 수 있습니다. 같은 업체에서 공급하는 같은 규격과 구성의 배터리가 아니라면, 전기차의 브랜드나 모델에 따라 배터리의 충방전 성능은 다를 수 있습니다. 그리고 전기차 업체가 특정 모델을 놓고 짧은 급속충전 시간을 자랑한다면, ‘충방전 성능이 좋은 배터리가 쓰였구나’라고 생각하면 거의 틀리지 않습니다.

배터리의 충방전 성능을 알 수 있는 수치로 C레이트(C-rate)라는 것이 있습니다. 충방전율이라고도 하는 C레이트는 영어 ‘current rate’의 줄임말로, 전기 에너지가 흐르는 양이라 할 수 있는 전류량과 밀접한 관계가 있습니다. 정해진 시간에 배터리에 들어가고 나오는 전기 에너지의 흐름 즉 전류의 양이 많으면 충방전이 빠르고 적으면 느린 거죠. 

C레이트 값은 계산을 통해 얻을 수 있는데요. 충전 전류 또는 방전 전류를 배터리의 정격 용량 값으로 나누면 됩니다. 그러면 단위 시간(여기서는 한 시간)에 충전 또는 방전할 수 있는 전류가 어느 정도인지 알 수 있죠.  즉 충전 또는 방전 속도를 알 수 있는 수치인 거죠. 단위는 용량(capacity)을 뜻하는 C를 쓰고요. 식으로 표현하면 아래와 같습니다.

C레이트(C)=충방전 전류(A)/배터리 정격 용량(Ah)

배터리는 물리화학적 작용을 통해 충전과 방전이 이루어지는 만큼, 물리화학적 특성에 따라 많은 전류를 충분히 받아들이거나 내보낼 수 있는가하면 그렇지 않기도 합니다. 그래서 배터리에 따라 C레이트 값이 달라지는 거죠. 

C레이트의 기준 수치는 1C입니다. 1C는 한 시간 동안 정격 용량만큼의 전류를 받아들이거나 내보낼 수 있는 배터리의 C레이트 값입니다. C레이트 값이 2C라면 한 시간 동안 정격 용량의 두 배에 이르는 전류를 받아들이거나 내보낼 수 있으니, 30분이면 충전 잔량이 0인 배터리를 100%까지 충전하거나 100% 충전된 배터리를 완전히 방전시킬 수 있다는 뜻입니다.

예를 들어 ‘가’라는 전기차에 쓰인 50kWh 배터리가 정격 전압 500V, 정격 용량 100Ah라고 가정해 봅니다. 이론적으로 이 배터리의 충전 C레이트 값이 1C라고 하면 500V 전기를 공급했을 때 한 시간만에, 5C라고 하면 그 다섯배 속도로 충전되니까 12분이면 충전 잔량 0%에서 100%까지 완전히 충전할 수 있다는 뜻입니다. 

반대로, 방전 C레이트 값이 1C라고 하면 500V 전압을 계속 100Ah로 쓰면 한 시간 만에, 5C라고 하면 500V 전압을 다섯 배 용량인 500A로 쓸 수 있는 대신 12분 만에 충전 잔량 100%에서 0까지 써버린다는 이야기죠.

그러나 이는 어디까지나 이론적인 계산 결과입니다. 실제로는 충전도, 방전도 처음부터 끝까지 100% 성능으로 이루어지지 않습니다. 그래서 C레이트 값은 말 그대로 이론적으로 배터리가 성능저하 없이 그 정도의 충방전 성능을 낼 수 있다는 정도로 이해하면 됩니다. 그리고 C레이트가 높은 배터리일수록 충방전 과정에서 생기는 열로 에너지가 손실되고, 배터리 내부의 덴드라이트 현상이 빨리 진행되어 안정성이 떨어지고 수명이 짧아질 가능성도 높다는 점을 염두에 둘 필요도 있습니다.

그런데 사실 전기차 구매자들이 전기차에 쓰인 배터리의 C레이트를 확인하기는 쉽지 않습니다. 대개는 전기차 업체가 공식적으로 또는 공개적으로 밝히지 않으니까요. 그리고 배터리의 C레이트가 충방전 속도에 큰 영향을 주기는 하지만 유일한 요소는 아닙니다. 충전 조건과 환경, 배터리 안전성 확보를 위한 시스템의 제어 등 다양한 변수가 반영되기 때문이죠. 전기차 업체들이 배터리의 C레이트를 구체적으로 밝히기보다는 ‘(최적 조건에서) 배터리 충전량 몇 %에서 몇 %까지 충전하는 데 몇 분이 걸린다’고 뭉뚱그려 이야기하는 이유기도 합니다.