배터리 DCIR 측정값이 달라지는 이유: SOC·온도·측정 시간

배터리 DCIR 측정값은 같은 셀에서도 SOC, 온도, 전압을 읽는 시점이 달라지면 변합니다. 따라서 내부저항이 높아졌다는 이유만으로 열화가 진행됐다고 판단하기 전에 측정 조건부터 맞춰야 합니다.

기존 글에서 배터리 내부저항과 DCIR·ACIR의 기본 차이를 다뤘다면, 이번에는 서로 다른 시험 결과를 비교할 때 놓치기 쉬운 조건과 계산 방법을 살펴봅니다.

목차

1. DCIR 계산식과 전압 측정 시점
2. SOC·온도·측정 시간이 미치는 영향
3. 같은 셀에서 10mΩ와 16mΩ가 나오는 예시
4. 비교 전에 확인할 조건과 결과 해석

DCIR 계산식은 간단하지만 측정 시점을 정해야 합니다

DCIR(직류 내부저항)은 전류를 변화시켰을 때 나타나는 전압 변화를 이용해 계산합니다. 방전 전류의 증가량을 양수로 두면, 전압이 떨어진 크기를 전류 증가량으로 나누는 방식입니다.

DCIR = 전압 변화(ΔV) ÷ 전류 변화(ΔI)

전압 단위가 V, 전류 단위가 A이면 결과는 Ω입니다. 여기에 1,000을 곱하면 mΩ가 됩니다. 측정 직전에도 전류가 흐르고 있었다면, 분모에는 펄스의 최종 전류가 아니라 두 전류의 차이를 넣어야 합니다. 예를 들어 전류가 0A에서 5A로 증가하고 전압이 3.700V에서 3.650V로 떨어지면, DCIR은 0.050V ÷ 5A = 0.010Ω = 10mΩ입니다.

여기서 ‘1초 후’나 ‘10초 후’는 전류를 바꾼 뒤 전압을 읽은 시점을 뜻합니다. 시간을 곱하거나 나누는 계산 항목이 아닙니다. 같은 전류 변화라도 전압을 언제 읽었는지에 따라 ΔV와 DCIR이 달라지므로, 계산값 옆에 측정 시점을 따로 기록합니다.

DCIR 비교 조건: SOC, 온도, 측정 시간

SOC·온도·측정 시간은 각각 다른 조건입니다

SOC를 맞춰야 충전 상태의 영향을 구분할 수 있습니다

SOC는 현재 배터리의 충전 상태입니다. 같은 셀이라도 충전 상태에 따라 전압 응답이 달라지므로, SOC 20%에서 얻은 DCIR과 80%에서 얻은 값을 곧바로 열화 차이로 해석해서는 안 됩니다. 용어가 익숙하지 않다면 SOC와 SOH의 차이 및 추정 방법을 먼저 참고하면 좋습니다.

또한 SOC와 DCIR의 관계를 모든 배터리에 같은 곡선으로 적용할 수는 없습니다. 셀의 화학계와 설계, 사용 이력이 다르므로 같은 모델의 셀을 동일한 SOC 기준에서 비교하는 것이 출발점입니다.

설정 온도만 같아도 셀 상태는 다를 수 있습니다

셀의 온도 역시 DCIR에 영향을 줍니다. 시험실이나 챔버의 설정값이 같더라도 직전에 충방전한 셀과 충분히 안정화한 셀은 온도와 전압 상태가 다를 수 있습니다. 측정 당시의 셀 표면 온도, 주변 온도, 직전 운전 이력과 휴지 조건을 함께 기록해야 결과를 해석하기 쉽습니다.

셀 내부를 대신해 측정한 표면 온도에도 한계가 있습니다. 저항과 온도의 관계를 해석할 때는 셀별 특성과 노화 영향도 함께 고려해야 합니다.

펄스 길이와 전압을 읽은 시점을 따로 기록합니다

전류를 바꾼 직후의 빠른 전압 변화와 시간이 지나며 나타나는 분극은 같은 현상이 아닙니다. 따라서 펄스 시작 후 1초에 읽은 값과 10초에 읽은 값은 구분해야 합니다. 긴 펄스에서는 SOC 변화나 발열의 영향도 함께 살펴야 합니다.

전류를 10초 동안 흘렸다는 정보만으로는 부족합니다. 전압 샘플링 시점과 간격, 기준 전압을 어디에서 읽었는지도 필요합니다. 시험 간 펄스 시간을 통일하고, 빠르게 변하는 전압을 놓치지 않도록 기록 간격도 맞춰야 합니다.

DCIR 전압 판독 시점 비교·가상 계산 예시

같은 셀에서 10mΩ와 16mΩ가 나오는 계산 예시

이해를 위해 전류가 0A에서 방전 5A로 증가하고, 직전 전압이 3.700V라고 가정해 보겠습니다. 1초 후 전압을 3.650V, 10초 후 전압을 3.620V로 놓으면 계산 결과는 아래와 같습니다. 실제 셀을 측정한 데이터나 정상·불량 판정 기준은 아닙니다.

• 1초 값: (3.700 − 3.650) ÷ 5 = 0.010Ω = 10mΩ
• 10초 값: (3.700 − 3.620) ÷ 5 = 0.016Ω = 16mΩ

계산값이 다른 이유는 서로 다른 시점의 전압을 사용했기 때문입니다. 이 예시를 두 번의 노화 시험처럼 해석해 저항이 60% 증가했다고 결론 내리면 안 됩니다. 결과표에는 ‘DCIR 10mΩ’ 대신 측정 시점과 전류 변화량을 함께 적는 편이 낫습니다.

서로 다른 결과를 비교하기 전에 확인할 조건

구분	같이 기록할 내용
셀과 상태	모델·화학계·SOC·열화 이력
온도와 휴지	셀 표면·주변 온도, 직전 운전 및 안정화 조건
전류와 시간	충전/방전 방향, 전류 변화량, 펄스 길이, 전압 판독 시점
측정 위치	셀/모듈/팩 구분, 배선·접점·센싱 위치

특히 팩에서 측정한 값에는 셀뿐 아니라 버스바와 접속부의 저항도 포함될 수 있습니다. 셀 단자에서 얻은 DCIR과 팩 단자의 결과를 같은 값처럼 비교하지 않아야 합니다. 비교 조건이 맞아도 DCIR 하나로 잔여 수명이나 사용 가능 용량을 모두 판단할 수는 없습니다.

측정 조건을 통일한 뒤 같은 셀의 추세를 살펴보면 변화의 의미를 더 분명히 읽을 수 있습니다. 전압·전류·온도와 상태 추정이 어떻게 연결되는지는 BMS의 모니터링과 보호 기능에서 이어서 볼 수 있습니다.

DCIR은 조건이 붙어야 의미가 있는 수치입니다. 다른 결과를 비교할 때는 먼저 SOC·온도·전압 판독 시점을 맞추고, 전류와 측정 위치까지 확인하는 습관이 중요합니다.

참고 기술 자료

• NI — Direct Current Internal Resistance Testing