안녕하세요. 열린마음이 입니다.
요즘 날씨가 너무 덥죠.
한낮에는 사람이 걸어 다니기에도 힘들지만, 뙤약볕에 주차해 둔 차 역시 직사광선에 노출되어 실내온도가 70도 이상으로, 그리고 심한 경우 90도 이상까지 치솟을 수 있습니다.
그래서 이런 날에는 차 안에 배터리가 장착된 노트북이나 태블릿 등을 두지 말라고 하는데요. 급격하게 상승한 실내온도로 인해 노트북이나 태블릿의 배터리가 변화하여 전자기기의 기능에 이상을 초래할 수 있기 때문입니다.
따라서 차 안에 둔 전자장비의 배터리는 손상이 되기 쉬우며, 더욱이 자동차 자체의 배터리 역시 관리를 게을리하면 낭패를 보기 쉽습니다.
오늘은 자동차 배터리에 대해 알아보며, 자동차 배터리 유지 팁도 알아보는 시간을 가져보려고 합니다.
자동차 배터리의 역할
일반적인 자동차 배터리는 12V, 40Ah 용량을 가진 배터리이며, 자동차의 엔진 시동과 관련되어 있고, 이들은 자동차 액세서리에 전원을 공급하는 역할을 합니다. 따라서, 전기로 구동되는 시동 모터에 전류를 공급함으로써 차량 전체를 실제로 움직이게 하는 화학 동력 내연 기관인 엔진의 시동을 걸게 되는 것입니다. 이렇게 작동된 엔진은 차량 전기 시스템에 필요한 전력이 배터리로부터 계속 공급되며, 발전기는 수요 증가나 수요 감소에 따라 배터리를 충전합니다.
자동차 배터리의 역사
놀랍게도 초기 자동차에는 배터리가 없었습니다. 그 이유는 전기 시스템이 제한적이었기 때문인데요. 초기 자동차는 자석 발전기로부터 점화를 위한 전력을 공급받았고, 엔진은 크랭크로 시동을 걸었으며, 헤드라이트는 전력이 아닌 가스로 작동했습니다. 또한, 경적은 전기가 아닌 벨이나 전구 경적이 사용되었습니다.
그러던 중 1920년 즈음에 전기 시동 모터가 자동차에 장착되면서 자동차 배터리가 널리 사용되기 시작했습니다. 그런데 최초의 시동 및 충전 시스템은 6V(볼트)의 양극 접지 시스템으로 설계되었는데요. 반대로, 오늘날은 음극 접지 시스템으로 구성됩니다.
시간이 흐르면서 1950년대 중반까지는 기존의 6V 전기 시스템과 배터리를 사용하였으나, 압축비가 높은 대형 엔진의 시동에 더 많은 전력을 필요로 하게 되면서 6V에서 12V로 배터리가 전환되었습니다. 그럼에도 불구하고, 소형차 모델은 6V를 더 오래 사용하기도 했는데, 대표적인 모델로 1960년대 중반의 폭스바겐 비틀과 1970년대의 시트로엥 2CV가 있습니다.
이후, 1971년에는 재충전이 필요없는 AGM 밀폐형 배터리가 발명되기도 했으며, 1990년대에는 42V 전기 시스템 표준이 제안되기도 했습니다. 42V 전기 시스템은 더욱 강력한 전기 구동 액세서리와 더 가벼운 자동차 배선 하네스를 만들기 위한 것이었지만, 최근 고효율 모터, 새로운 배선 기술, 디지털 제어 기술의 등장, 그리고 고전압 스타터 및 발전기를 사용하는 하이브리드 자동차 시스템에 대한 관심이 높아지면서 주요 자동차 전압 변화에 대한 요구는 사그라드는 추세입니다.
자동차의 엔진 종류에 따른 자동차 배터리 유형
이제 요즘 자동차의 엔진 종류에 따른 자동차 배터리에 관해 알아보도록 하겠습니다.
1. 가솔린 및 디젤 엔진 자동차 배터리
도로의 대부분의 자동차를 구성하는 가솔린 및 디젤 엔진은 시동에 배터리 용량의 3% 미만이 사용됩니다. 따라서 단시간 동안 최대 전류를 공급하도록 자동차 배터리가 설계되었으며, 시동, 점등 및 점화용으로 ‘SLI배터리’라고도 합니다.
SLI배터리는 자동차 엔진의 시동을 거는 것 외에도 자동차의 전기 요구 사항이 충전 시스템의 공급을 초과할 때 필요한 추가 전력을 공급합니다. 또한 잠재적으로 손상을 줄 수도 있는 전압 스파이크를 균등하게 하는 안전 장치로서 작용하기도 합니다. 이러한 SLI 배터리는 완전 방전용으로 설계되지는 않았으며 만일 완전히 방전된다면 배터리 자체의 수명을 단축시킬 수도 있습니다.
SLI배터리의 최신 버전은 납축전지 유형으로, 1859년 프랑스 물리학자 가스통 플랑테가 처음 발명한 충전식 배터리의 한 종류입니다. 현대식 충전 배터리와는 달리, 납축전지는 에너지 밀도가 상대적으로 낮지만, 대신에 높은 서지 전류를 공급할 수 있고 저렴한 가격 때문에 자동차 시동 모터에 필요한 높은 전력을 공급하는데 적합합니다.
대부분의 승용차나 경트럭은 정격 12V 시스템을 제공하기 위해 직렬로 연결된 6개의 셀을 사용하거나, 대형트럭이나 토목장비의 경우는 24V 시스템을 제공하기 위해 12개의 셀을 사용합니다.
그런데 자동차 배터리의 경우 폭발이 일어날 수가 있는데요. 이 경우는 자동차 배터리의 통풍구가 막히거나 환기가 잘 되지 않을 때 점화 시 수소 가스가 축적될 수 있는 음극에서 발생할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 엔진 시동 중의 폭발은 배터리가 부식되거나 더러운 배터리 포스트와 관련이 있을 수 있습니다.
2. 전기 및 하이브리드 자동차 배터리
요즘 전기 자동차의 수요가 많아져 도로에서도 흔히 볼 수 있는데요. 전기자동차(Electric vehicles; EV)는 고전압 전기자동차용 배터리로 구동됩니다. 하지만 전기자동차 모델에 따라 일반적인 자동차용 배터리도 장착되어 있어 12V로 작동하도록 설계된 표준 자동차 부품을 사용할 수도 있으며, 이를 ‘보조 배터리’라 합니다.
전통적인 내연 기관 자동차는 교류 발전기로 자동차 배터리를 충전하는데요. 그와는 달리 전기자동차는 교류 발전기로 보조 배터리를 충전하지 않으며, 대신에 DC-DC 컨버터를 사용하여 고전압을 필요한 부동 충전 전압(일반적으로 약 14V)로 낮춥니다.
그리고 전기자동차는 보조 배터리에서 제한된 양의 전략과 에너지만을 필요로 하는데요. 그 이유는 스타터 모터가 없기 때문입니다. 이러한 이유로, 주요 전기자동차 회사인 테슬라는 2021년도에 99Wh의 에너지만 저장하는 리튬 이온 보조배터리를 출시하기도 했습니다.
자동차배터리 사용 및 유지 관리 팁
일반적으로 모든 전자기기의 배터리는 열에 취약하며, 자동차 배터리 역시 예외가 아닙니다. 과도한 열로 인해 전해액이 증발하여 전해액에 노출된 판의 유효 표면적이 감소하고, 황산화가 발생하기 때문에 과도한 열은 배터리 고장의 주요 원인이 됩니다. 반대로 과도한 낮은 온도 역시 배터리 고장을 유발할 수 있습니다.
자동차배터리가 완전히 방전되어 엔진 시동이 불가능하다면, 외부 전원을 통해 엔진을 점프 스타트를 할 수 있습니다. 이후, 엔진이 작동한 다음 발전기와 충전 시스템이 손상되지 않았다면 배터리를 재충전하여 계속 사용할 수 있습니다.
만일 배터리 단자가 부식되었다면, 전기 저항으로 인해 자동차 엔지 시동이 원활하지 않을 수 있으며, 이를 방지하기 위해 실리콘 그리스를 적절히 도포할 수도 있습니다.
이상으로 자동차 배터리의 역사와 종류, 자동차배터리 사용 및 유지관리에 관해 알아보았습니다.
올 여름도 더위 피해 없이 무사히 건강하게 지내셨으면 좋겠습니다.
다음에도 재미있고 유익한 내용으로 찾아뵙겠습니다.
감사합니다.^^
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