테크 ~ [[펌]] AA 타입의 2000/2100mAh NiMH 충전지의 용량을 측정해 보았습니다.

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참고 : 모든 전지는 새것을 구입하여 측정하였으며, Pananoic 2000mAh는 4알에 6~8천원,
         Sanyo는 4알에 8천~만원, 그리고 EP 배터리는 GP OEM 배터리로 미국에서 충전기와
         함게 20불 정도 합니다.
참고 : AV 충전기는 707 모델입니다.

ISSUE 1. 전지의 실제 용량?

3가지의 전지를 실온에서 용량을 측정하고 또한 실온에서
완전히 충전된 배터리를 0도에서 방전하여 용량을 체크해 보았습니다. 물론, 그 이하의
온도에서는 당연히 용량은 급격하게 떨어집니다. 0도에서 굳이 테스트 한 이유는
전지 별로 용량의 차이가 심하게 발생할 수 있는 가를 검사해 보기 위해서 입니다.
만약, -10도 정도 된다면, 아래의 용량은 50~60% 정도로 감소하며, 실제로 장비를
구동하는데 치명적인 이유는 동작시 전류가 크게 흐를 때 전압 감소가 커서, 장비의
동작 전압 이하로 감소하는 현상 때문입니다.

방전조건은 전지를 만충전하고  2A/1초, 1A/10초, 0.1A/60초씩 반복해 보았습니다.
이것은 DSLR의 전류 사용 패턴을 그대로 적용해 보기 위해서 입니다.

(1) 전압의 변동이 심한 것은 온도가 낮을 때 나타나는
대표적인 현상입니다. 온도가 낮아질수록 그 편차가 심하게 되고, 최소 전압이 제품이
구동할 수 있는 전압 이하로 가게 되면 제품이 멈추는 현상이 발생하는 것입니다.
(2) 상온에서는 2100mAh를 가지고 있는 Sanyo, EP 배터리는 동일한 용량 특징을
보여주며, 파나소닉 배터리는 1900mAh 수준으로 약간 작은 용량을 보여주었습니다.
(3) 0도시에서는 파나소닉 배터리가 20% 용량이 감소했고 EP는 19% 그리고 SANYO는 18%
정도의 차이를 보이기 시작했습니다.
(4) 물론, 위에서 차이는 실제로 크지 않으며, 배터리마다 2-3% 정도의 용량의 차이가 있기
때문에 1% 정도는 무시해도 괜찮습니다.

결론 : 0도로 가면 용량은 20%가 감소한다. 전압은 0.1V가 떨어진다. 따라서 온도가 떨어질수록
용량이 죽는 것 보다도 전압 강하에 의해서 실제 용량을 훨씬 사용하지 못할 수 있다.

ISSUE 2. 시중에서 판매되는 충전기에 따른 충전 용량?

시중에 판매되는 충전기를 모두 구해서 테스트해보고
싶은 욕심이었지만, 어쩔 수 없이 몇가지만 구해서 테스트를 해보았습니다.
충전기에 따라서 그리고 충전하는 방안의 온도에 따라서  통상 2~4% 정도의 편차가 발생할
수 있습니다. 실제로 충전기는 충전 전압 감지 부분에서 1% 정도의 오차를 가지고
있으며 NiMH 배터리는 충전시 온도에 민감하기 때문에 역시 주위의 온도에 영향을
받습니다. 주위가 시원할수록 충전율은 높아지며 영하 10도 이하로 너무 추운
경우에는 과충전이 발생하며, 반대로 주위가 더울수록 충전율이 떨어지고 40도 이상이
되는 경우에는 역시 만충전을 감지하지 못하기 때문에 과충전이 발생할 수 있지만,
충전기의 내장 타이머에 의해서 막아주는 부분입니다.

AV Engineering 충전기를 사용하여 충전한 배터리를 방전한 경우로 90% 이상의
충전율을 보여주며, 전지의 종류에 따른 충전 용량의 차이는 없습니다.

EP 충전기를 이용하여 충전한 배터리의 방전 용량으로 Panasonic 배터리는 90% 정도의
충전율을 보여주지만, Sanyo/EP의 배터리의 경우에 충전율이 다소 떨어지는 현상이
보였으며, 배터리를 가리지는 않았습니다.

Sanyo (NC-MQR01) 충전기를 이용하여 충전한 배터리의 경우에 배터리에 따라서 심하게 용량
편차가 발생합니다. Sanyo 배터리의 경우에 용량이 일반 90% 수준으로 그래도 용량이
충전이 되는 편이지만, 타사의 배터리는 용량을 정상적으로 충전하지 못하며, 85%
정도로 5% 정도를 더욱 손해보는 현상이 발생하였습니다.

참고로 : 대부분의 유저들이 생각하는 2100mAh 또는 2300mAh 용이라고 부르는 충전기들은
내장 타이머의 값이 달라서 최대로 충전할 수 있는 시간의 차이가 있을 뿐입니다. 실제로
NiMH 배터리는 2000mAh 용량이 전지를 충전하기 위해서는 2400mAh 정도로 20% 정도를
과충전하게 되며, 이때 용량이 최적으로 나오게 됩니다. 위에서 보듯이 2000mAh Panasonic
배터리의 경우에 타이머에 어떤 제약도 받지 않습니다. 결과적으로 충전용량이 덜 들어가는
이유는 일차적으로 배터리의 과충전 방지를 위해서 충전기들이 안전장치를 내장하고 있기
때문이며, 더불어 전지의 특성에 따라서 설정값이 다소 다르며, 범용은 배터리의 종류를
가리지 않지만 배터리 메이커의 승인 충전기는 심하게 가릴 수 있다는 의미입니다.

ISSUE 3. Memory Effect 는 어떨까요?

NiMH 배터리는 NiCd에 비해서 메모리 효과가 많이 줄었다는 것이 통상적인 개념입니다.
하지만, 최근에 배터리의 물질 기술이 많이 발전을 하여 배터리의 메모리 효과가 많이 없어
졌고 또한 한두 번의 완전방전충전으로도 정상적인 용량을 찾아가게 됩니다.
이 실험에서는 배터리를 완전히 충전시키고 25% 방전한 다음에 다시 충전시키고 그리고
50% 방전한 다음 다시 충전시키고 그리고 나서 완전히 방전시켜서 용량을 측정해 보았습니다. 

A/B/C 영역이 방전 영역입니다. A 영역에서는 1A로 30분 그리고 B 영역에서는 1A로 60분을 방전시켰습니다. 그리고 마지막 방전은 용량 측정을 위해서 200mA로 연속하여 방전을 하였습니다.

측정전에 측정한 배터리의용량입니다.  정상적인 충방전 곡선으로 역시, 파나소닉 전지를
제외한 배터리의 방전 용량은 규정값이 잘 나오지만 파나소닉은 약간 용량이 떨어지는
편이었습니다.

산요는 거의 메모리 효과가 없고 오히려, 중복 충전에 의해서
용량이 1% 정도 증가되는 모습을 보여주엇습니다.  기타 배터리는 메모리 효과로
대략 1~2% 정도 용량이 감소했지만 그 차이를 실제 사용제품에서 차이를 발견하기는
불가능하리라 생각이 됩니다.

결론적으로 메모리 효과는 무시하고 충전하여 쓰는 것이
가장 현명한 방법입니다. 실제로 테스트에는 기록을 못했지만 30회 정도를 완전방전
없이 반복하여 사용하는 경우에도 용량 감소량을 10%를 넘어가지는 않았습니다.