캠핑카 자작시 배터리 사용에관한 기초지식

[CA_DREAM]

캠핑카 자작시 배터리 사용에관한 기초지식



먼저 배터리에대한 인식전환이 필요합니다.배터리 즉 2차전지는 1회성 건전지가 아니라는 사항을
명심할 필요가 있습니다.그러나 통상 많은 사용자분들은 배터리에대한 접근을 건전지적사고를 기반
으로 출발함에 위험성을 내포하고 있습니다.상용으로 나오는 배터리는 최대한의 안정성을 고려하여
설계한 제품이기는 하나,또한 배터리는 매우 위험한 물질임에는 틀림 없습니다.


또한 배터리는 전기/전자로 분류되는 산업이 아닌,화학산업임을 재인식할 필요가있습니다.

자 이제 여러분들이 만드실 캠핑카용 배터리산출을 위하여,예제를 통하여 이해를 함께하고져 합니다.
항상 배터리에대한 고민보다는 자신이 사용할 정확한 분야와/용량에 대한 컨셉이 절대적 사항입니다.

본 글은 http://cafe.naver.com/traveltrailer.cafe에도 자세히 실려있으니,참고하여 활용하시기 바랍니다.
통상의 가전제품 소비전력은 다음과 같습니다.또한 본 상기전력은,사용자가 어떤 가전제품을 사용할지
에 대한 고민을 참고할수 없기에,일반적인 제품을 기준으로 작성되었으며,소비전력은 평균적인 것을
예시했을뿐 제작회사,사용조건,규격,종류에 따라 차이가 있을 수 있습니다.



품종명 소비전력(W) 정격전압(V) 정격전류(A) 사용시간 사용일 사용량(KWh)
TV 120 W 220 VAC 0.55 A 6h 30-day 21.6 KWh
냉장고 100 W 220 VAC 0.45 A 24h 30-day 72 KWh
청소기 600 W 220 VAC 2.73 A 0.5h 30-day 9 KWh
세탁기 130 W 220 VAC 0.59 A 1.5h 30-day 5.85 KWh
전기난로 850 W 220 VAC 3.86 A 5h 30-day 127.5 KWh
전기다리미 600 W 220 VAC 2.73 A 0.5h 30-day 9 KWh
전기밥솥 500 W 220 VAC 2.27 A 0.5h 30-day 7.5 KWh
전자레인지 1250 W 220 VAC 5.68 A 0.1h 30-day 3.75 KWh
전기보온밥통 40 W 220 VAC 0.18 A 16h 30-day 19.2 KWh
선풍기 55 W 220 VAC 0.25 A 5h 30-day 8.25 KWh
에어컨 1300 W 220 VAC 5.91 A 3h 30-day 117 KWh
VTR 23 W 220 VAC 0.10 A 2h 30-day 1.38 KWh
오디오 40 W 220 VAC 0.18 A 3h 30-day 3.6 KWh
DVD 30 W 220 VAC 0.14 A 2h 30-day 1.8 KWh
휴대폰충전기 6 W 220 VAC 0.03 A 24h 30-day 4.32 KWh
컴퓨터 70 W 220 VAC 0.32 A 8h 30-day 16.8 KWh



제품의 정격용량은 상기와 같지만,회로특성상 Inductor(L)를 주로사용하는 가전제품을 골라 보십시요.
인덕터란 우리말로 코일을 말하는것으로,코일의 특성은 직류에대해선 구리선과 같이 DCR(DC저항값)이
0ohm에 가깞지만,AC성분(교류)에 대하선 주파수별로,저항작용(ACR)이 생긴다는 겁니다.즉 주파수
성분에 따른 Inductance값이 다르다는것 입니다.일반 사용자분들이 듣기엔 어려울수 있는 내용인데
간단히 설명드리면,위의 정답은 (냉장고,에어컨,청소기,세탁기,전기난로,전기다리미,전기밥솥,선풍기)
입니다.즉 코일이 주로 사용된 부품인 "모터,열선"이 탑재된 전자제품은 전력량계산시 별도의 고려가 필요
하다는 것입니다.왜냐면 코일성분은 처음전원을 인가하면 Impulse response특성이 순간 0ohm으로 작용
하다,잠시후 부품의 특성값으로 돌아가는 본질로 인하여 기동전력이 필요하다는것 입니다.대부분의 가전
제품이 Inductor를 사용하는군요...하긴 정확히 따지면 코일이 탑재되지 않는 기기는 없습니다.단지 코일의
운동에너지를 주로 이용한 제품에대한 선택이였습니다.



만약 여러분들이,하나의 배터리(12V8.3A)를 사용하는데,그 배터리의 에너지로 100W 냉장고를 기동한다면
냉장고는 가동되질 않을겁니다.스타트 기동전력을 고려하지 않았기에,인덕터가 주로 사용된 모터의 경우는
정격용량대비 돌입소비전류가 통상적 수준으로,2배의 전류를 초기에 땡긴다는 사실입니다.따라서 그러한
염려를 고려한다면 배터리의 용량은 충분히 마진을 가지고 있도록 설계에 반영하여야 한다는 것이지요.
물론 요즈음 전자회로설계 및 반도체 기술이 발달하여,초기 기동전력을 요구하는 제품에 SOFT START기술
을 접목하여,이러한 부가적인 고민을 덜려고하는 제품들도 많이 나오고 있기는하나,이러한 기동전력이
필수적으로 고려하여야 하는제품이 아직도 있습니다.바로 "에어컨"이지요.주로 피서철에 사용하는 캠핑카
에서 에어컨의 필수성은 더할나위도 없지만,피서를 위하여 찾아간곳들이 더더군다나,습도가 높은 지역이기에
습기제거를 위해서도 에어컨은 필수불가결이라 말하지 않을수가 없군요.



이러한 기동전력이 필요한 기기이기에,정격용량으로 에너지를 구축하면,기동하자마자 전원이 "DOWN"되는
현상이 나타나고,이것은 곧바로 배터리라는 에너지원에서 급격한 전류를 뽑아낼려는 특성으로 인하여
배터리의 수명을 최악으로 몰고가는 상황입니다.왜냐면 배터리는 황산에의하여 전기분해라는 화학작용을
하여야 전기를 내줄수있는데,익지도않은 밥뚜껑을 수시로 열어재기기에,더이상 맛있는 밥 먹기를 포기한다는
이야기로 전개되지요.그리고 그러한 초기급격한 전류(Over Current,또는 돌입전류)는 배터리 내부 전기분해
전극에 이물질이 붙게되어(치아의 치석처럼) 배터리수명을 1/3로 떨어뜨리게 하는 결과를 초래합니다.
혹여 Lead-Acid 배터리일 경우,배터리전압이 임계치인 10.4V근방까지 떵어져 있는 상태에서 이러한 기동전력
은 배터리를 영원한 불구로 만들어 버려,중요한 재산상 손실을 가져올수 있지요.이는 일반 차동차배터리
딥사이클배터리 동일한 사항입니다.



그럼 지금부터 자신이 캠핑카에 탑재할 전자제품을 선택하신후,해당하는 제품의 정격전력을 계산하여 보도록
하지요.저는 계산을위한 예제 성격으로,다음의 제품들을 선택 하였습니다.
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품종명 소비전력(W) 정격전압(V) 정격전류(A) 사용시간 사용일 사용량(KWh)
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TV 120 W 220 VAC 0.55 A 6h 7-day 5.40 KWh
냉장고 100 W 220 VAC 0.45 A 24h 7-day 16.8 KWh
에어컨 1300 W 220 VAC 5.91 A 3h 7-day 27.3 KWh
휴대폰충전기 6 W 220 VAC 0.03 A 24h 7-day 1 KWh
컴퓨터 70 W 220 VAC 0.32 A 8h 7-day 3.92 KWh



기동전력이 필요한 전자제품
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품종명 소비전력(W) 정격전압(V) 정격전류(A) 사용시간 사용일 사용량(KWh)
---------------------------------------------------------------------------------------------
냉장고 100 W 220 VAC 0.45 A 24h 7-day 16.8 KWh
에어컨 1300 W 220 VAC 5.91 A 3h 7-day 27.3 KWh



기동전력 검토를 배제하여도 되는 전자제품
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품종명 소비전력(W) 정격전압(V) 정격전류(A) 사용시간 사용일 사용량(KWh)
---------------------------------------------------------------------------------------------
TV 120 W 220 VAC 0.55 A 6h 7-day 5.40 KWh
휴대폰충전기 6 W 220 VAC 0.03 A 24h 7-day 1 KWh
컴퓨터 70 W 220 VAC 0.32 A 8h 7-day 3.92 KWh



단계1 : 기동전력이 필요한 제품에는 10%정도의 전력량 마진을 설정하도록 하겠습니다.따라서
16.8(냉장고) + 27.3(에어컨) => 44.1KWh + 10%(4.41KWh) => 48.51KWh



단계2 : 기동전력 고려치앟은 전자제품 총합계
5.40 + 1 + 3.92 => 10.32KWh



단계3 : 총합계구하기
48.51 + 10.32 => 58.83KWh

여기까지 필요한 전력량 총합계를,캠핑일수 7일을 기준으로 작성하였습니다.이제는 에너지의 변환에 대하여
알아볼 차례입니다.먼저 여러분들의 배터리는 DC에너지를 저장하는 화학물질입니다.그럼 자동차에서 충전
하는 발전기를 무었이라 부를까요?(정답 : 알터네이터) 알터네이터는 Generator + Regulator가 합성되어 생긴
말입니다.즉 Generator(교류발전기)가 엔진과 벨트로 연결 회전되어,교류에너지를 발생하고 이런 안정성
떨어진 교류를 Regulator에 입력하여,안정적인14.5V DC에너지를 만드는 과정을 거치게되지요(컨버팅 이라함).
그러한 DC에너지가 배터리에 충전하게 되는데,충전할땐 당연히 충전기가 필요하게 되지요.



자동차 내부에서 에너지가 변환을 통하여 배터리에 저장되는 과정을 간략히 요약하여 보겠습니다.


Fuel Energy(기름) => 엔진운동에너지 => 벨트로연결 => Generator(발전기)회전 => 교류발생 => DC변환(컨버팅)
=> Regulator(안정적 정전원 DC로 변환) => Charger(충전기) => 납축전 배터리(Lead-Acid)



상당히 복잡합니다.그렇다면 이제는,DC에너지를 우리가 캠핑카에서 사용할 AC에너지로 변환과정도 볼까요?


납축전배터리(Lead-Acid) => Fuse => AC로 변환(인버팅) => AC Fuse => 파원컨센트 => 냉장고



언급하고져 하는 사항은 다음과같습니다.에너지를 변환하는곳은 모두다,자신의 일을 하기위하여,에너지를 소모
한다는것 입니다.우리는 그러한 변환을 위하여 소모되는 에너지를 다른말로 "효율"이라고 말하지요.당연히 효율
이 좋은 제품은 에너지소모대비 일을수행한 결과가 많다는 표현을 하지요.즉 인버팅/컨버팅에 어너지를 소모
한다는 겁니다.요즈음 기기들은 전자스위칭 기술을 사용하기에 88%~90%이상이 제품들이 많으나 그것은
최고상태 기준으로,이러한 기기들이 습기가 많은지역(캠핑)들의 여건으로 통상 15%의 에너지를 소모한다고
계산하고 총전력량을 계산 하여야 한다는겁니다.



이제 우리는 총 필요전력을 다시한번 더 계산해 보겠습니다.여기서부터 계산은 배터리로부터의 에너지변화만
포함하는것으로,에너지원에서 배터리까지의 효율은 배제된 상황입니다.즉 인버터효율만 추가할 생각입니다.



58.83KWh + 15%(8.82KWh) => 67.65KWh 입니다.



이제 배터리 에너지만 계산하면 됩니다.배터리에 대한 고려는 더욱더 많은 부분이 필요합니다.배터리를 잘못
다룰경우 치명적인 손상뿐 아니라,화재등 사회적책임까지도 인가되기에 충분히 고려할수 있기를 바랍니다.

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배터리(이부분은 일반분들이 읽기엔 다소 부담스러우니 필요한 부분만 보시길)

전지란 에너지를 화학 에너지 형태로 보관하였다가 전기 에너지로 사용하게 해 주는 전기화학장치로써 1차전지와
2차전지로 분류됩니다. 1차 전지란 망간 전지나 알칼리 전지 처럼 한번 쓰고 버리는 전지를 말하는 반면
니켈-캐드늄 전지(니캐드 전지) 니켈-수소 전지, 자동차에 쓰이는 납 축전지, 리튬이온 전지, 리튬-폴리머 전지와
같은 2차 전지들은 다 쓴 다음에도 충전 후 재 사용이 가능합니다.



모든 전지는 양극과 음극, 그리고 이온이 통과하는 전해질로 이루어져 있으며 음극 물질이 환원되는 과정에서
발생한 전자가 외부 회로를 통해 양극으로 전달되고 전기적 평형을 이루기 위해 전달된 전자의 양 만큼 전하를
띈 이온이 전해질을 통해 전달되면서 전기 에너지를 생성합니다. 그런데 한번 화학반응이 진행되면 원래 상태로
되돌아가기 힘든 물질을 양극과 음극에 사용한 1차전지와는 달리 2차전지는 전극 물질의 화학반응이 가역적이기
때문에 재충전이 가능합니다.



그중 2차전지는 축전지/배터리라고도 하며, 가역성이 있는 양극/음극 활성물질로 된 극판·전해질·전해조·
세퍼레이터로 구성되어있다.산성전해액을 사용하는 납축전지와 알칼리성전해액을 사용하는 니켈카드뮴축전지가
대표적인 것이다. 2가지 모두 오랜역사를 가지며, 납축전지는 수용액을 전해액으로 하는 실용전지이고 약 2.1V의
가장 높은 기전력을 가졌으며, 취급이 곤란한점은 있으나 재료가 싸서 자동차용을 비롯한 산업용으로 널리 쓰이고
있다. 니켈카드뮴 축전지는 기전력이 약 1.3V이고 재료도 비싼 것이 단점이지만 취급하기 쉽고 수명이 길며 신뢰성이
높기 때문에 산업용으로 무인화전원(無人化電源)이나 차량용 등으로 보급되고 있다. 또한 관리가필요없는 소형
밀폐전지를 전자기기에 널리 사용하고 있다. 실용 2차전지는 전해질로는 취급하기 쉬운 수용액이 쓰이고, 활성
물질은 수용액에 안정되고 가역성이 충분해야만 한다. 양극에는 보통 용해되기 어렵고 산화성이 강한 금속산화물을
쓰고, 음극에는 환원성이 강한 금속을 쓴다. 전지의 기전력은 이 양자의 조합인 산화환원반응에 대한 단극전위차로
결정되며, 전지로부터 끌어낼 수 있는 최대전기량은 패러데이의 법칙에 의해 전기화학당량이 작은 것일수록 이론
에너지가 크다. 그러나 실용적으로는 이론에너지를 모두 끌어내는 것은 곤란하며, 반응성과 안전성·경제성 등에서
양극/음극 활성물질 조합이 한정되어 있다. 실용 2차전지는 오랫동안 수많은 개량·진보를 거쳐 오늘날의 납축전지
알칼리 축전지가 형성되었다. 그러나 2차전지에도 에너지저장으로서의 전력저장용축전지, 전기자동차동력원
으로서의 축전지 등 에너지 변환저장·이용을 위한 고성능전지의 요구와 수형·경량화 및 고에너지 밀도의 2차전지가
요구되고 있다.



다음은 상용화 기술발전 순서대로,2차전지에 대한 개략적인 내용을 정리하였다.다만 우리가 캠핑카자작에 필요한
배터리는 Lead-Acid(납축전지)로,배터리의 산 증인이자 가장 오래된 역사를 가지고 있으며,가장 기초적인 배터리로
순서로 따진다면 가장 먼저 기록하여야 하나,본 납축전지설명을 위주로 전개하기 위하여,뒷단으로 돌렸음에 오해가
없기를 바랍니다.



Ni-Cd (니켈 카드뮴 또는 니카드 전지)
대형의 Ni-Cd 전지는 2차 대전 중에 유럽에서 개발되었고 소형의 Ni-Cd 전지는 역시 유럽에서 '60년대에 사용화
되었습니다.대형 Ni-Cd 전지는 철도, 차량용, 비행기 엔진 시동용 등을 비롯하여 고 출력이 요구되는 다양한 산업
및 군사 용도로 널리 이용되고 있습니다. 방전 시에 일어나는 가스 발생을 제어하는 기술이 개발되어 밀폐식으로
만들어 진 것이 바로 소형 Ni-Cd전지입니다. 이는 전동공구 및 휴대형 가전 제품의 전원으로 이용되어 왔습니다만
최근에는 최근 니켈수소 및 리튬이온과 같은 고성능 이차전지의 개발로 인하여 이용률이 줄어들고 있습니다.


Ni-Cd 전지의 전압은 1.2 volt입니다.

Ni-Cd가 가진 가장 큰 단점은 바로 memory effect가 존재한다는 것입니다. 이 현상은 배터리를 완전히 방전시키지
않은 상태에서 충전을 하게되면 일어나는 현상입니다. Cd의 결정 구조 때문에 일어나는 현상으로 memory effect가
생기면 결과적으로 배터리의 충전 가능 용량이 줄어듭니다. 이 현상이 심해지면 초기의 용량의 70%만을 사용할 수
있게 됩니다.Ni-Cd 전지를 강제 방전함으로써 memory effect가 일어난 Cd의 결정구조를 제거할 수 있습니다.
에너지 밀도는 1 리터 당 90입니다.



Ni-MH (니켈수소)
중금속인 카드뮴이 일으키는 환경문제와 memory effect, 에너지 밀도가 낮은 Ni-Cd를 대체하기 위해서 만들어진
것이 바로 Ni-MH입니다. '70년대에 "수소 저장 합금 (Hydrogen Storage Alloy)"이 개발되었습니다. 수소저장 합금
이란 압력과 온도에 따라 수소를 흡수했다가 방출했다가 하는 금속 합금입니다. 수소 저장 합금은 액체 수소보다
많은 양의 수소를 저장할 수 있는데 Ni-Cd 전지에서 음극인 Cd를 수소 저장 합금으로 대체하여 Ni-Cd의 문제를
해결한 것이 바로 Ni-MH 전지입니다. 전압도 Ni-Cd 와 동일한 1.2 볼트로서 기존 전지와 전기적으로 호환성이
있다는 장점이 있습니다. '90년대 초에 들어서야 상용화 된 전지입니다. NiMH가 Ni-Cd 에 비하여 떨어지는 것은,
가격이 비싸고 출력이 떨어진다는 점입니다. 그래서 전동 공구 같은 제품들은 아직도 Ni-Cd를 사용하고 있는
형편입니다. 에너지 밀도는 1리터 당 200입니다.



Li-ion (리튬이온)
1990년대에 새로 등장하였으며, 높은 에너지 저장 밀도와 저중량 특성을 가진 제품으로 기존 이차전지를 대치하고
있습니다. 가장 큰 문제로는 전지 자체가 매우 불안하다 것을 들 수 있습니다. 보호회로 없이 사용할 경우에는
폭발의 위험성이 매우 높습니다. 성능과 안전성 개선을 위한 노력이 폭넓게 전개되고 있으며, 현재 노트북과
휴대폰 시장에서 절대적인 사용량을 가지고 있습니다. Li-ion 전지는 Ni-Cd, Ni-MH 전지와는 조금 다른 성격을
가지고 있습니다. 전압이 3.6 볼트로서 기존 2차 전지의 3 배입니다. 수용액을 전해질로 사용하게 되면 1.35 볼트
에서 분해가 일어나므로 4 볼트이상에서 안정한 유기 용매를 전해질로 사용합니다. 에너지 밀도는 1리터 당 300입니다.



Li-poly (리튬 폴리머)
안정성이 높고 에너지 효율이 좋은 차세대 2차 전지. 외부 전원을 이용해 충전하는 고체 전해질 전지이다. 고체
또는 젤 상태의 중합체(폴리머)를 전해질로 사용하여 전지가 파손되어도 발화하거나 폭발할 위험이 거의 없다.
다이너마이트 원리를 이용한것 입니다.


외장 역시 단단한 금속으로 만들 필요가 없어 3mm 이하의 두께로도 만들 수 있고, 무게를 기존 전지의 30％까지
줄일 수 있다. 특히 제조 공정이 간단하여 대량 생산이 가능하며, 전기 자동차에 쓰일 만한 대용량도 만들 수 있다.
휴대 전화기, 노트북 컴퓨터 캠코더 등 포터블 기기에 주로 사용되며, 개발 여하에 따라 전기 자동차에도 쓰일
것으로 전망된다.



리튬이온전지는 코발트 산화물과 리튬-코발트 산화물로 된 양극, 다공성 탄소에 리튬이 섞여있는 음극, 리튬
염으로 구성된 전해질로 이루어져 있습니다. 방전할 때에는 양극의 리튬-코발트 산화물이 순수한 코발트 산화
물로 되면서 리튬 이온이 전해질을 통해 음극으로 전달되며 그 과정에서 외부 회로로 2.8~4,6 V 가량의 기전력을
가진 전류를 흘려 보냅니다. 충전할 때에는 다공성 탄소에 섞여 있던 탄소가 전해질을 통해 양극에 전달되어
코발트 산화물과 결합, 리튬-코발트 산화물이 됩니다.



리튬이온전지는 제조원가가 비싸고 고온에서 폭발할 위험이 있지만 높은 출력을 장시간 동안 안정하게 내
보내고 무엇보다도 메모리 효과가 없기 때문에 점차 사용 범위가 확산되어가고 있습니다. 리튬이온전지
중에서도 전해질로 양이온 전달 폴리머를 사용한 것을 리튬-폴리머 전지라고 합니다. 리튬-폴리머 전지는
리튬이온전지가 갖는 장점에 복잡한 모양도 쉽게 만들수 있다는 특징을 가지고 있기 때문에 리튬이온전지보다
고가임에도 불구하고 핸드폰 등의 배터리 용으로 그 수요가 증가하고 있는 추세입니다.



리튬전지의 특성으로는..
1.리튬전지는 일반전지에 비해 2배이상 높은 3.0V~3.6V의 전압을 가지며 전압 평탄도가 우수함
2.리튬전지는 호환가능한 전지들중에서 에너지 밀도가 가장 높음
3.리튬전지는 -55°C~85°C의 넓은 온도범위에서 작동이 가능함
4.리튬전지는 일반적 조건에서의 자가방전율이 년간 2%미만이므로 장기간 저장후에도 사용가능함.



Fuel-Cell(연료전지)
연료(수소)의 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 직류전기를 생산하는 장치. 물을 전기분해하면 수소와
산소가 발생되는것을 역으로 이용,연료 전극과 공기 전극에 각각 수소와 공기를 공급해 전기와 물을 발생시킨다.
화학적 반응에 의해 전기를 발생시킨다는 점에서 배터리와 비슷하지만,연료전지는 반응물질인 수소와 산소를
외부로부터 공급받으므로 배터리와 달리 충전이 필요 없고 연료가 공급되는 한 계속 전기를 발생시킨다.



유래와 장점=이러한 연료전지의 원리는 이미 19세기에 발견됐으나,내연기관이 비약적으로 발전하면서 뒷전
으로 밀렸다.그 후 1960년대에 미국이 우주선 안의 동력원으로 연료전지를 선택하면서 관련 연구가 본격화되기
시작했다.핵연료 발전은 위험하고,전기 배터리는 부피가 크고 수명이 짧으며,태양력 발전은 비용이 많이 들어가는
단점이 있어 크기가 작고 효율도 높으며 배기가스가 적은 연료전지가 우주선의 동력원으로 채택된 것이다.
연료전지는 특히 저공해에 고효율의 에너지원이어서 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 동력원의 시스템
효율이 50% 이상이고(기존 내연기관의 효율은 25% 이하)각종 유해가스의 배출이 1% 이하이다. 게다가 연료
전지는 석유 이외에 메탄올,에탄올,천연가스 등의 대체에너지를 사용해 전기를 생산할 수도 있다.



Lead-acid(납축전지)
납(鉛,LEAD)과 묽은 황산으로 구성된 배터리로 이온화 경향이 큰 음극(Pb-해면상납)과 이온화경향이 적은
양극(PbO₂-과산화납)을 전해액(묽은황산농도≒37%)에 넣어 회로를 만들면 화학반응에 의해 전기적인 기전력
(起電力)이 발생한다.


배터리는 간단히 말해 전기를 저장하는 매체로 자동차 시동을 걸 때나 내부의 전자 장치를 사용할 때 필요한
자동차의 주요 부품입니다.최근에 생산되는 자동차들의 경우에는 전기를 필요로 하는 부가장치들이 많이
장착되어 배터리의 사용 비중이 과거에 비해 높아졌습니다. 배터리는 대부분 엔진 룸 내부에 장착되어 차량에
따라 짧게는 2년에서 길게는 5년까지 사용하는 것이 보통입니다. 일반적인 승용차에 많이 사용되는 배터리는
12V로, 최근에는 증류수를 별도로 보충할 필요가 없는 MF(무보수) 배터리를 사용하고 있습니다.




Benjamin Franklin
Born: January 17, 1706
Lived in: Philadelphia, Pennsylvania
Discovered: Positive and negative electrical charges, and that lightning is a form of electricity (the famous “kite and key” experiment).
Invented: Lightning rod, Franklin stove, swimming fins, bifocal lenses for eyeglasses, odometer (which measures distance)
Died: April 17, 1790





James Watt
Born: January 19, 1736
Lived in: Glasgow, Scotland, and Birmingham, England
Invented: An improved steam engine, which was a big part of the Industrial Revolution and made him a rich man. He also created the term “horsepower” to measure the power of an engine.
Died: August 19, 1819







Alessandro Volta
Born: February 18, 1745
Lived in: Como, Italy
Discovered: Methane gas.
Invented: The first battery, called the “Voltaic pile.” The electrophorus, which produced static electricity.
Died: March 5, 1827





Michael Faraday
Born: September 22, 1791
Lived in: London, England
Discovered: Electromagnetic induction – if he moved a magnet through a loop of wire, the wire would become electrified. The “Faraday effect,” that proved that light and magnetic force are related. Electrolysis, which uses electricity to separate matter. Also discovered the chemical benzene.
Invented: The dynamo, which converted motion into electricity. The “Faraday cage,” which blocks electric waves.
Died: August 25, 1867







Thomas Edison
Born: February 11, 1847
Lived in: Ohio and New Jersey
Discovered: The “Edison effect,” or electric waves in space. This discovery allowed for the invention of radios, televisions, computers and other wireless products.
Invented: An improved incandescent light bulb, sound recorder, movie camera, telegraph machines, electric vote recorder, stock ticker, microphone, batteries, X-ray machines – and more than 2,000 other devices.
Died: October 18, 1931





Nikola Tesla
Born: July 10, 1856
Lived in: Croatia, Hungary, France, New York, Colorado
Discovered: Alternating current electricity, hydroelectric power, radio waves, radar, robotics
Invented: The “Tesla coil” electric transformer, the first long-distance power system, electric motors, loudspeakers, X-ray machines, remote controls, man-made lightning bolts.
Died: January 7, 1943






<마이클 패러데이(Michael Faraday, 1791.9.22 ~ 1867.8.25)>

이러한 배터리는 영국의 화학자이며 물리학자인 '마이클 패러데이'에 의해 처음 제작되었습니다. 그는 대장
간을 하는 가난한 집안에서 태어나 초등학교도 제대로 다니지 못하는 불우한 어린시절을 보내야만 했습니다.
이러한 그는 13세 때 출판사에서 일하게 된 후 그곳에서 생산되는 책을 틈틈히 읽으며 독학의 길을 걷게
되었습니다. 각고의 노력 끝에 밴젠을 발명하게 된 그는 1813년 왕립 연구소에 들어가게 됩니다. 전기의
연구에 몰두한 그는 고생 끝에 1821년 모터의 원리를, 1831년 전자 유도의 법칙을, 1833년에는 전기 분해
법칙 등 많은 발명을 하며 전기의 아버지로 불리게 되었습니다.



1836년에는 영국의 '토마스 다벤 포드(Thomas Davenport)'가 수정을 강하게 압축하여 전기를 생성할 수
있는 배터리를 발명하게 됩니다. 그러나 당시의 배터리는 무겁고 생산단가가 높았으며, 한번 사용하면 버려야
했기 때문에 실용화 되기엔 많은 어려움이 있었습니다.1859년에는 프랑스의 가스통 볼랑테가 납과 황산을
이용한 배터리를 만들게 됩니다. 이는 가격에서도 어느 정도 경쟁력을 가질 수 있었는데, 1881년 영국의
클라크에 의해 완전한 배터리의 형태를 갖추게 되었습니다.



<배터리가 적용된 1912년식 캐딜락>
이러한 배터리가 자동차에 적용되기 시작한 것은 1911년 미국 회사인 제너럴 모터스(GM)에 의해서였습니다.
당시 자동차는 대부분 시동을 걸기 위해 쇠막대를 돌려야 했습니다. 또한, 조명장치는 가스등을, 경적은
공기주머니를, 엔진 점화는 오일 버너를 사용해야만 했습니다. 이 때문에 별도의 전기는 필요없었지만
자동차 운행을 위해서는 많은 불편함을 감수해야만 했습니다.자동차에 배터리가 도입되면서 'C.F.케터링'이
개발한 '셀프 스타터(self starter)'는 전기를 이용해 시동을 걸게 되었습니다. 이를 통해 시동뿐만 아니라
점화 플러그가 발명되어 엔진 점화를 전기로 하게 되었고 전기식 헤드 라이트, 실내등, 전기식 클랙슨 등이
적용되기 시작하였습니다. 이를 적용한 차량은 힘이 약한 여성이나 노인도 편리하게 주행할 수 있었습니다.
1915년 본격적으로 보다 많은 차량에 적용된 배터리는 전력이 약해 시동이 잘 걸리지 않는 경우가 많았으며
일반 건전지와 같이 충전이 불가능해 800~1,000km의 거리를 주행한 후 버려야 하는 번거로움이 있었습니다.

그 후 배터리의 개선으로 기존 조명장치와 엔진의 점화에도 전기를 사용하게 되었고, 보다 많은 장치에
적용하여 자동차의 편의성을 높이는데 큰 역할을 하였습니다.



- 충전중의 가스(H₂,O₂) 발생
충방전 중에는 화학반응 과정에서 물이 전기분해 작용에 의해 분해되면서 수소와 산소가스 (H₂＆O₂)가
발생된다. 특히, 충전말기와 고율방전시에 가스발생이 활발한데, 수소는 파열성을 가지고 있고 산소는
연소를 돕는 역할을 하므로 충전중에는 배터리 근처에 화기를 엄금해야함.



- 방전중 전해액 비중 및 전압변화
전해액은 묽은황산(H₂SO₄+ H₂O)으로 화학반응 중에는 황산만 반응하여 물에 가까와져 배터리가
방전함에 따라 전해액 비중과 전압은 점차 낮아지고, 계속해서 방전하면 활물질이 황산납(PbSO₄)으로
변하여 더 이상 전기를 발생할 수 없는 완전방전상태가 된다.만일, 일정전압 이하로 과도하게 방전시키면
배터리는 내부충격을 입어 수명단축의 원인이 되기 때문에 자동차용 배터리는 통상 10.5V(1.75V/쎌)
까지만 방전 시킨다.



- 충전중 전해액 비중 및 전압변화
전해액중에 물이 다시 묽은황산(H₂SO₄+ H₂O)으로 점차 되돌아 가는 과정으로 전해액 비중과 전압이
규정치까지 상승한다. 충전이 진행되어 완전충전상태가 되면 전해액 비중과 전압은 더 이상 상승하지 않고,
물의 전기 분해가 가속화되어 가스가 심하게 발생된다.

- 충,방전중 전해액 비중 및 전압특성
배터리 충,방전 진행중에 전압과 전해액의 농도(비중)는 배터리의 충,방전 전기량에 비례하여 변화되므로
전해액의 비중 또는 전압을 측정하여 배터리의 충,방전상태를 판단할 수 있다.

- 물의 전기분해
배터리를 충전할 때 충전말기에 매우 심한 가스가 발생한다. 이것은 충전전류의 일부가 물을 전기분해시켜
음극에서 수소(H₂)가스를 양극에서 산소(O₂)가스를 2:1의 비율로 발생시키기 때문이다.
또한 1AH의 충전량에 대한 물의 전기분해량은 약 0.333cc 이며 (0℃ 1기압)에서의 가스 발생량은 수소-420cc,
산소-210cc로 약 2:1의 비율로 발생한다.



- 기전력(起電力)과 공칭전압(公稱電壓, Nominal Voltage)
배터리의 기전력은 표준 전극 전위로부터 양극의 환원전위와 음극의 산화전위의 합으로 계산될 수 있으며,
공칭 전압은 배터리 전압의 표시에 사용하는 호칭으로 납-배터리는 단전지(쎌)당 2V 이다.
셀당 전위차 = 2.1V = (+1.7V)-(-0.4V),자동차배터리는 내부에 셀이 6개 있으므로 => 12V



- 배터리 전압과 비중
개로상태의 배터리 전압은 전해액 비중과 온도, 방전 정도에 따라 다소 차이가 있으나 일반적으로 배터리
방전상태에 따라 비례하여 변환되므로 상호간의 관계를 알 수 있다.

- 방전 종지 전압 (Cut-off voltage of discharge)
방전을 정지할 때의 배터리 단자전압으로, 일반적으로 어느 정도까지 방전된 이후에는 급격하게 전압이
강하되며 과도하게 방전을 행할 경우 과방전되어 배터리 수명에 악영향을 준다.따라서 과방전 현상을
방지하기위한 방전 규정 전압을 “방전종지전압” 이라 한다.



- 배터리의 온도별성능
배터리의 기본적인 역할은 엔진시동이다.엔진을 점화하고 점화계통을 활성화하기 위해 충분한 전압을
같은시간 유지하는 동안에 크랭크축을 회전시키며 짧은 시간 동안에 고율의 방전 전류를 요구한다.
따라서, 배터리의 시동성능은 주위온도에 큰 영향을 받으며, 추운곳에 있을때 힘을 전달하기가 더욱
어렵고 엔진 또한 더 많은 힘를 요구한다.예를들면 승용차 시동시 여름에는 200A로 시동이 가능하나
겨울철 기온이 0℃ 이하로 떨어지면 이의 155%인 310A의 시동전류를 요구한다.즉, 배터리 성능은
상온에 비해 65% 정도의 성능을 발휘하지 못하므로 시동이 어려워진다.

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저는 캠핑카설계 및 자작에관한 책자를 집필하고 있습니다.가족들과의 여행을 좋아하고,또한 개인적
사색을 좋아하는 편이기에(생긴것관 전혀 딴판),많은 생각을 즐기는편 입니다.그러나 우리가 자작에 앞서
"자기인증제도"에 대하여 면밀히 살펴볼 필요가있습니다.그리고 정부의 시책인 이러한 제도에 대하여

개인적 견해는 강렬한 지지입장입니다.

지구상에 존재하는 모든 피조물들은 인간이 만드는것들입니다.요즈음의 경우 심지어는 생물까지도 복제

하기에 이르렀음을 부인할수가 없지요.그러나 인간이 만드는 이러한 피조물들이 아무런 질서와 통제없이

세상에 나타나,상호 질서를 유지하며 사용하여야할 도로를 점유하고,운행되며 검증되지 않은 사고를

유발,이웃의 생명과 재산을 파괴하기에 이르른다면,이글을 접한 여러분 자신이 그러한 피해자 입장이

행여라도 되다면,과연 이런 위험한 자작행위를 어떻게 볼것인가란 것이다.(고민하지 않을수가 없는것)


캠핑카는 자동차다.단순히 뜨거운 가슴으로 관심을 유발하고,친목으로 출발하여 손재주로 마무리한
대상물이 도로에서 사랑하는 여러분 스스로의 재산과 생명을 위태롭게 한다면...결코 일어나서는 안될
일이지만,자작은 비용적 저렴보다는,자신의 성취보다는,함께할 사랑하는 이웃들의 준엄한 사랑의책임
에서 출발 되어야 할것이다.그리고 줄겨라 자율속에서 자연과함께.......vtoluav@gmail.com (STEPHANO)
www.gyrotor.com

자기인증제도란?
국내에선 미국과 마찬가지로 자기 인증 제도를 도입하고 있습니다. 차를 만들어 정부에 인증을 받는 게 아니라
정부에서 제시한 조건에 따라 스스로 인증하는 제도입니다. 인증을 위해 정부가 나서기보다 메이커 자체의
인증 기준을 갖고 스스로 안전과 배기가스 기준을 만족하도록 한 제도 이지요. 메이커에게 개발의 자유를 주는
것이다.단, 스스로 인증하도록 최대한 자유를 주어 배려하되 그 제품에 허점이나 문제가 있다면 날카로운
평가의 잣대를 들이대 책임을 지어주는 것이 자기인증제도의 취지입니다. 자기 인증제도는 자유는 보장되나

그에 따르는 책임도 무시할 수 없는 셈이다.한 마디로 자작을 허용한다는 물꼬는 텃는데,아직도 넘어서야할

장애물도,그리고 제도적 헛점도 있는것이 사실이다(외제차 구변관련).


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(이제서야 배터리 부분을 써야하는데,회의가 있어서 3편으로 올리겠습니다)
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[정원주]

좋은 자료 머리숙여 감사 드립니다..... 2번 3번 반복해서 읽어 공부 하겠습니다... 자동차를 구입하고 자작카를 준비하고 있는중인데 다시한번 생각하게 되네요....... 후속편도 기다려 지는 군요 감사 합니다..... 파이팅...

[캠퍼]

많은 회원님들께 무지 좋은 정보가 될것 같습니다..고맙구요..이런 좋은 정보가 올라오면 회원님들 화이팅 좀 해주세요

[산따라강따라]

도움되는 자료 넘 감사드리고 출력해서 책상머리에 붙여놓고 수시로 봐야겠네요^^*

[카프리카]

캠카 자작을 위한 필수지식이 올라와 있어서 많은 분들이 도움이 되겠군요. 적어도 캠핑카를 자작할려는 의지가 있으신 분들이라면, 반드시 숙지해야할것같습니다...ㅎㅎ 우리 모두 열심히 공부 합시다..

[포동이]

너무 좋은자료 감사합니다..

[노력하자]

좋은 정보 감사 합니다. 유용하게 사용 하겠습니다.

[텅그스텐]

좋은 정보 고맙습니다

[노익짱]

자료는 무지 좋은것 같은디 도무지 무슨말인지 아홉번을 읽어도 깜깜....죄송하지만 캠카에는 몇볼트 밧데리 몇개를 인버터 몇키로짜리를 쓰면 가전기기 뭐뭐뭐 를 쓸수있음다 하였으면 좋으련만 나만 깝깝한지 전기에 대하여 아는것이 없어서....죄송합니다

[빈티지]

휴~~~~~~~전 발전기5k 짜리 , 밭데리2개 자취용 냉장고 ,창문형 에어콘,12 인치티브 있는데요 어떼케하라는건지..영??

[원실장]

좋은정보감사 합니다

[민호균-서울-74]

감사합니다...~

[밧데리119]

귀한 자료 즐감합니다....

[영영]

귀한 정보 감사합니다

[춘자]

올리신지 오래된 자료이지만 소중한 자료인거 같습니다...평소에 궁금했던 부분입니다. 감사합니다~!!!

[부엉이]

전자과 출신이지만 한수 배우고 갑니다. 좋은자료 감사합니다.

[jbonara]

어렵지만 좋은 자료라 생각합니다.
감사합니다.

[하보]

정말잘읽고갑니다 감사 합니다