배터리 SOC·SOH 의미와 차이｜충전상태·배터리 건강상태 해석

배터리 관리시스템(BMS)이나 전기차, ESS의 배터리 정보를 보면 SOC, SOH라는 항목을 자주 볼 수 있습니다.

두 값 모두 배터리 상태를 나타내지만 의미는 전혀 다릅니다.

가장 간단하게 보면

SOC = 지금 배터리가 얼마나 충전되어 있는지

SOH = 새 배터리와 비교해 현재 배터리가 얼마나 건강한지

를 나타냅니다.

SOC·SOH 기본 차이

구분	SOC	SOH
의미	State of Charge	State of Health
확인 내용	현재 충전량	배터리 노화 상태
단위	%	%
100% 의미	완전 충전 상태	새 배터리에 가까운 상태
주요 변화	충·방전할 때 계속 변함	사용·노화에 따라 점차 감소

쉽게 말하면 SOC는 연료 게이지, SOH는 배터리의 체력 상태라고 생각하면 이해하기 쉽습니다.

SOC란 무엇일까?

SOC는 State of Charge, 즉 충전상태를 의미합니다.

현재 배터리에 남아 있는 사용 가능한 전하량을 백분율로 표시합니다.

예를 들어

SOC 100% = 거의 완전 충전

SOC 50% = 사용 가능한 충전량이 절반 정도

SOC 10% = 충전량이 얼마 남지 않은 상태

라고 볼 수 있습니다.

스마트폰의 배터리 잔량 표시나 전기차 계기판의 배터리 퍼센트가 대표적인 SOC 정보입니다.

SOC는 어떻게 계산할까?

가장 단순하게 보면 현재 사용할 수 있는 전하량을 기준 용량과 비교해 계산할 수 있습니다.

예를 들어 실제 사용 가능한 용량이 50Ah인 배터리에서 현재 약 25Ah가 남아 있다면 SOC는 대략

25Ah ÷ 50Ah × 100 = 50%

가 됩니다.

하지만 실제 배터리에서는 단순 계산만으로 정확한 SOC를 알아내기 어렵습니다.

온도와 방전전류, 배터리 노화상태 등에 따라 사용할 수 있는 실제 용량이 달라지기 때문입니다.

Coulomb Counting이란?

SOC를 추정하는 대표적인 방법 중 하나가 Coulomb Counting, 즉 전류 적산방식입니다.

배터리로 들어가는 충전전류와 빠져나가는 방전전류를 계속 측정하면서 누적해 현재 남은 충전량을 계산합니다.

쉽게 말하면

충전된 전류는 더하고

사용한 전류는 빼면서

배터리 잔량을 추적하는 방식입니다.

전기차나 BMS의 Fuel Gauge IC에서도 이런 방법이 사용됩니다.

전압만 보고 SOC를 알 수 있을까?

어느 정도 추정은 가능하지만 정확하지 않을 수 있습니다.

리튬이온 배터리는 SOC에 따라 Open Circuit Voltage가 변하기 때문에 충분히 안정된 상태에서는 전압을 이용해 SOC를 보정할 수 있습니다.

하지만 실제 사용 중에는

충·방전 전류
배터리 온도
내부저항
휴지시간
셀 화학계열

등의 영향을 받습니다.

특히 LFP처럼 방전곡선이 평평한 배터리는 전압만으로 SOC를 정밀하게 판단하기 어려운 구간이 많습니다.

그래서 실제 BMS에서는 전압과 전류, 온도 등의 정보를 함께 사용해 SOC를 추정합니다.

SOH란 무엇일까?

SOH는 State of Health, 즉 배터리 건강상태를 의미합니다.

새 배터리와 비교했을 때 현재 배터리가 어느 정도의 저장능력과 성능을 유지하고 있는지 나타냅니다.

예를 들어 처음에는 100Ah를 저장할 수 있었던 배터리가 노화된 뒤 최대 80Ah만 저장할 수 있다면 용량 기준 SOH는 대략

80Ah ÷ 100Ah × 100 = 80%

로 생각할 수 있습니다.

즉 충전을 100%까지 했더라도 실제 저장할 수 있는 에너지는 새 배터리보다 줄어들 수 있습니다.

SOC 100%인데 SOH가 80%일 수도 있을까?

가능합니다.

이 부분이 SOC와 SOH를 이해할 때 가장 중요합니다.

새 배터리가

최대 용량 100Ah / SOC 100%

라면 약 100Ah를 저장할 수 있다고 가정할 수 있습니다.

하지만 노화되어 SOH가 80%로 떨어진 배터리라면 최대 저장용량 자체가 약 80Ah로 줄어들 수 있습니다.

이 배터리를 완전히 충전하면

SOC = 100%

이지만 실제 최대용량은

약 80Ah

수준일 수 있습니다.

즉 SOC 100%가 배터리가 새것처럼 건강하다는 뜻은 아닙니다.

SOH는 무엇을 기준으로 판단할까?

SOH는 하나의 센서로 직접 측정하는 값이라기보다 여러 정보를 이용해 추정하는 값입니다.

대표적으로

최대 충전가능 용량
내부저항 증가
충·방전 이력
사이클 횟수
온도 이력
셀 전압 특성

등을 활용합니다.

특히 리튬이온 배터리에서는 시간이 지나면서 최대 저장가능 용량이 줄어드는 Capacity Fade가 중요한 SOH 지표가 됩니다.

내부저항이 증가하면 어떤 일이 생길까?

배터리가 오래 사용되면 내부저항이 증가할 수 있습니다.

내부저항이 커지면 부하전류가 많이 흐를 때 전압강하가 커지고 열 발생도 증가할 수 있습니다.

그래서 배터리에 충전량이 남아 있어도 큰 출력을 요구하는 상황에서는 성능이 떨어질 수 있습니다.

따라서 SOH는 단순히 용량만으로 판단하기보다 출력능력과 내부저항 변화까지 함께 고려하는 경우도 있습니다.

SOC와 SOH는 서로 영향을 줄까?

서로 다른 값이지만 관련이 있습니다.

SOH가 떨어지면 배터리의 실제 최대용량도 줄어들기 때문에 SOC 계산에 사용되는 기준용량을 계속 보정해야 합니다.

예를 들어 처음에는 100Ah였던 배터리가 노화되어 실제 최대용량이 80Ah가 되었는데 BMS가 계속 100Ah를 기준으로 SOC를 계산한다면 잔량 표시가 부정확해질 수 있습니다.

그래서 고급 BMS에서는 배터리 노화를 추적하면서 SOH를 이용해 SOC 계산도 보정합니다.

DOD는 무엇일까?

SOC와 함께 자주 등장하는 값이 **DOD(Depth of Discharge)**입니다.

DOD는 배터리를 얼마나 방전했는지를 나타냅니다.

단순하게 보면

SOC 80% → DOD 약 20%

SOC 30% → DOD 약 70%

처럼 생각할 수 있습니다.

즉 SOC는 남아 있는 양을 보고, DOD는 사용한 양을 보는 개념입니다.

다만 실제 BMS의 계산방식에서는 사용 가능한 용량과 노화상태를 반영하기 때문에 단순 관계보다 복잡해질 수 있습니다.

실제 배터리 정보는 어떻게 읽을까?

전기차나 ESS 진단화면에 다음과 같이 표시되어 있다고 가정해보겠습니다.

SOC = 65%

SOH = 88%

이를 해석하면

SOC 65%
현재 사용 가능한 충전량이 약 65% 남아 있음

SOH 88%
새 배터리와 비교해 현재 배터리의 건강상태가 약 88% 수준으로 추정됨

이라는 의미입니다.

즉 지금 당장 충전해야 하는지를 판단할 때는 SOC가 중요하고, 배터리 노화나 교체상태를 판단할 때는 SOH를 확인하는 것이 더 중요합니다.

SOH 80%면 바로 교체해야 할까?

SOH 숫자 하나만으로 바로 교체 여부를 판단하면 안 됩니다.

배터리 교체기준은

제품 제조사의 기준
사용목적
필요한 주행거리·사용시간
출력성능
셀 밸런스
내부저항
안전상태

등에 따라 달라집니다.

따라서 SOH 80% = 무조건 교체와 같은 단일 기준보다는 해당 배터리 시스템의 제조사 진단기준을 함께 확인하는 것이 좋습니다.

정리

SOC와 SOH는 배터리 상태를 판단하는 대표적인 지표이지만 역할은 다릅니다.

SOC = 현재 얼마나 충전되어 있는가

SOH = 새 배터리 대비 얼마나 건강한가

SOC는 충전과 방전 과정에서 계속 변하지만 SOH는 배터리가 노화되면서 장기간에 걸쳐 변합니다.

특히

SOC 100%라도 SOH가 낮을 수 있다

는 점이 중요합니다.

배터리 상태를 확인할 때는

SOC → 현재 충전량

SOH → 최대용량과 노화

DOD → 방전된 정도

를 구분해서 보면 이해하기 쉽습니다.

참고자료

• Analog Devices – A Closer Look at State of Charge (SOC) and State of Health (SOH) Estimation Techniques for Batteries: SOC를 사용 가능한 용량의 비율로 설명하고 SOH를 새 배터리와 비교한 저장·에너지 전달능력의 상태로 설명합니다.
• Texas Instruments – Battery State of Charge and State of Health: SOC는 배터리의 현재 충전수준, SOH는 새 배터리 대비 현재 배터리의 성능상태를 나타낸다는 개념을 설명합니다.
• Analog Devices – Battery Fuel Gauges: Accurately Measuring Charge Level: 배터리 SOC 추정을 위한 전류 적산(Coulomb Counting)과 전압 기반 측정방법의 특징을 설명합니다.
• Battery University – Battery Definitions and What They Mean: SOC·SOH·DOD의 기본 개념과 배터리 용량·내부저항이 건강상태 평가에 미치는 영향을 설명합니다.