무선모형 (RC)에서는 배터리 성능이 비약적으로 발전하면서 모형 엔진을 밀어내고, 배터리를 사용하는 모터를 선택하고 있다. 장난감의 경우에도 고성능, 무선화가 되면서 고출력 배터리 사용이 증가하고 있다.
이번 글에서는 다양한 리튬폴리머, 수소, 니카드, 납 배터리 충전과 관리에 대해 간단하게 정리하여 본다.
배터리 충전 시간 예측하기
배터리를 충전할 때, 충전 시간을 계산하는 기본 공식은 다음과 같다.
충전시간(분) = (배터리용량(Ah) / 충전전류(A)) * 60
이론상 완전 방전된 7.2V 2000mAh 배터리를 3A로 충전하는 경우 충전 시간은 다음과 같다.
충전시간(분) = (2A / 3A) * 60 = 40분
11.1V 2200mAh 배터리를 2A로 충전하는 경우 충전 시간은 다음과 같다.
충전시간(분) = (2.2 / 2) * 60 = 66분
물론 실제 상황에서는 배터리에 잔량이 남아 있는 경우가 많기 때문에, 위 시간보다는 짧은 시간안에 충전이 완료될 가능성이 높다.
배터리 충전 전류 선택하기
배터리 용량이 2000mAh일 때, 충전 전류는 다음과 같다.
2A(2000mA)로 충전하면 1C 충전
4A(4000mA)로 충전하면 2C 충전
충전 전류를 높게 설정하면 충전 시간이 짧아지는 대신 배터리에는 악영향을 미칠 수 있다. 반대로 너무 낮게 설정하면 충전 시간이 길어지고 출력이 낮아질 수 있다.
배터리의 종류와 특성에 맞는 충전 전류를 사용하는 것이 중요하며, 배터리 외부에 충전 전류나 시간 등의 정보가 표시되어 있는 경우에는 그에 맞춰 충전하는 것이 바람직하다.
리튬폴리머 배터리 (LiPo)
리튬폴리머 배터리는 일반적으로 2C 충전까지 허용되는 경우가 많다.
가능하면 1C 충전을 사용하는 것이 배터리 수명 연장과 안전한 관리에 도움이 된다.
충전 시에는 반드시 밸런싱 기능이 있는 충전기를 사용해야 한다.
셀당 전압이 4.2V를 초과하면 폭발 위험이 있으며, 셀 간 밸런스가 맞지 않은 상태로 충전이 계속될 경우 매우 위험하다.
리튬폴리머는 폭발 우려가 있으므로 충전시에는 자리를 비우지 말아야 하고, 인위적인 방전은 절대 금지이다.
오랫동안 사용하지 않을 경우에는 반드시 스토리지 모드로 설정하여 셀당 3.8V까지 방전한 후 보관해야 한다.
서늘하고 건조한 장소에 보관하며, 리튬 전용 보관팩이나 금속제 탄약통에 넣는 것이 좋다.
수소 배터리 (Mi-MH)
수소 배터리는 용량에 상관없이 1.2A로 충전하는 것이 일반적이며, 급속 충전 시에는 1.5A까지도 가능하다.
방전 시에는 셀당 0.9V를 기준으로 계산한다. 예를 들어 8셀이라면 방전 중지 전압은 다음과 같다.
방전 중지 전압 = 8셀 × 0.9V = 7.2V
최대 방전 전류는 1A로 제한하는 것이 좋다. 대부분의 수소 배터리는 배선이 얇기 때문에, 높은 전류로 방전할 경우 화재의 위험이 있다.
RC 조종기(송신기) 배터리를 충전할 때에는 반드시 조종기에서 분리한 뒤 충전해야 한다.
또한, 자동차용 배터리(6셀 7.2V)는 충전 전류 3A, 방전 전류 1A 정도가 적당하다
니카드 배터리 (Ni-cd)
니카드 배터리는 용량과 관계없이 1.2A로 충전하고, 1A로 방전하는 것이 일반적이다.
역시 배선이 얇은 경우가 많아 고전류에서는 화재 위험이 존재한다.
니카드 배터리는 메모리 효과가 있기 때문에, 정기적으로 리사이클(완전 충·방전) 해주는 것이 좋다.
방전 중지 전압은 셀당 0.9V로 설정해야 한다.
자주 방전시키면 배터리 수명에 악영향을 미치므로, 필요할 때만 리사이클을 시행해야 한다.
납축전지 (Pb)
납축전지는 일반적으로 1.5A로 충전하면 된다.
사용하지 않더라도 2~3일에 한 번씩은 반드시 충전해 주는 것이 좋다.
1개월 이상 방치된 납축전지는 충전이 되지 않거나, 충전기에 무리를 주어 손상시킬 수 있다.
자동차 배터리와 마찬가지로, 완전 방전은 수명에 치명적이므로 주의가 필요하다.
되도록이면 2~3일 간격으로 충전하고,
사용 시에도 배터리 용량의 50% 이상을 소모하지 않는 것이 좋다.
마치며
요즈음 무선모형, 장난감, 전기자동차에 이르기까지 다양한 분야에서 배터리들이 사용되고 있다. 배터리의 종류에 따라 배터리 충전 및 관리 방법이 다르므로 각각의 배터리의 특성을 이해하고 사용하는 것이 중요하다.
배터리 충전이나 관리가 잘못되면 성능 발휘가 되지 않거나 수명이 단축되고, 리튬폴리머 배터리 (LiPo) 처럼 민감한 배터리의 경우에는 배터리 충전이나 관리가 잘못되면 화재로 인해 재산 손실과 안전사고 까지 발생할 수 있다.
올바른 사용과 관리를 통해, 보다 안전하고 효율적으로 배터리를 사용하기를 바란다.