배터리와 방전률

요즘 전동을 전보다 더 많이 하면서 배터리를 많이 쓰다보니 배터리의 성능에 대한 이야기가 많이 나옵니다. 그 중에 방전률에 관한 이야기도 잘 나오는 편이죠. 방전률에 대한 어려워하시는 분들을 위해 이해를 돕고자 이 글을 씁니다. 제가 쓴 말들이 정확한 표현은 아닐지 몰라도 쉽게 말씀 드릴게요. 방전은 쉽게 말해서 전기를 사용하기 위해 전기를 뿜어내는 것을 말하고, 방전률은 전기를 한꺼 번에 폭발적으로 뿜어내는 능력을 말합니다. 그러니까 이 능력이 좋으면 한결 더 성능이 좋은 배터리라고 보면 되죠. 단위는 C(쿨롱)을 씁니다. 방전률 10C짜리 배터리, 20C 짜리 배터리 등등 이런 말들을 많이 하죠. 전에는 알씨에 사용하는 배터리 중에 니카드 배터리가 방전률로는 단연 으뜸이었습니다. 그러나 요즘에는 니카드에 버금가는 방전률을 가진 리튬폴리머 배터리(이하 리폴리 배터리라고 줄여서 말함)도 나왔습니다. 심지어 서울 구로공구상가 배터리 전문점에서 방전률 30C 넘는 리폴리 배터리도 판매하더군요. 배터리 방전률을 이야기하기 위해서 한 가지 짚고 넘어 갑시다. 아시겠지만 어떤 배터리이든지 충전식 배터리라면 겉면에 배터리 전압, 배터리 용량, 배터리 종류가 쓰여 있습니다. 혹 모르시는 분들을 위해서 배터리 용량에 대해서도 조금 말씀 드립니다. 배터리 용량이란 쉽게 말해서 배터리에 전기를 저장할 수 있는 주머니를 말합니다. 단위는 mAh이죠. 예를 들어서 리폴리 배터리 겉면에 11.1V-1500mah 라고 쓰여 있다면, 배터리의 번압은 11.1V이고 배터리에 전기를 저장할 수 있는 용량은 1500mAh 입니다. 이건 1500ma, 그러니까 1.5A로 모터나 전기 제품을 가동시키면 이 배터리로는 1시간 동안 가동이 가능하다는 뜻입니다. 이제 방전률 이야기에서 본격적인 본론을 말씀 드리겠습니다. 앞에서 말한 11.1V-1500mah를 1500mA(=1.5A)로 모터를 가동시킨다면 1C로 방전하는 것이 됩니다. 15000mAh(15A)로 모터를 가동시킨다면 10C 방전이 되죠. 우리가 소유한 무선모형 중에 이렇게 겨우 1C로 방전해서 제대로 날아가거나 가동이 되는 제품은 없습니다. 전동 비행기의 경우는 대부분이 적어도 7C 이상으로 사용하는데, 요즘에는 7C로 부족해서 예사로 10C를 넘게 방전을 하도록 모터와 프롭, 변속기 등등을 맞추죠. 참고로 말씀 드리면, 우리가 알씨에 쓰는 배터리 대부분이 알씨용으로 만들어진 것이 아니라 공장 기계용이거나 전자제품용으로 만든 것 입니다. 그래서 1C 같이 아주 낮은 전력소모로 오래 돌리는 경우가 많죠. 그렇게 낮은 전력소모로 오랫 동안 돌리라고 만든 배터리를 10C로 돌리면 한 시간의 10분의 1인 겨우 6분간 쓰게 된다는 소리인데, 이건 정말 배터리에게는 불쌍하다 싶을 정도로 과격하게 사용하는 것이 되죠. 그래서 실제로 같은 배터리라도 알씨에 쓰면 공장 기계나 전자제품에 쓰는 것 보다 수명이 짧게 되는 경우가 많습니다. 과격하게 쓰니까요. 공장 기계에 쓰는 배터리는 충전 방전을 거듭하면서 심지어는 몇 년만에 배터리를 바꾸기도 한다는데, 알씨는 안 그렇죠. 훨씬 빨리 배터리 수명이 다 됩니다. 앞에서 1500mAh 배터리를 15A로 쓰면 10C 방전이라고 했는데요, 그러니까 현재 소모되고 있는 A수에 따라서 방전도 달라진다는 소리가 되죠. 그럼 배터리를 15A로 사용하고 있는지 10A로 사용하고 있는지 어떻게 알아내는냐가 문제인데요, 이건 배터리를 사용하면서 A(암페어) 측정기(암페어 미터기) 사용해서 측정해 봐야 합니다. 뭐, 그걸 안 쓰고도 계산을 해 내는 방법도 있습니다만, 비행기 날리면서 머리 아프게 수학 계산 문제나 풀고 있을 사람은 없죠. 저도 그러기 싫어요...^^ 그냥 측정기로 측정 합시닷! 모르시는 분들을 위해 측정기로 측정하는 구체적인 방법을 설명할게요. 전동 비행기라고 가정을 하고요, 전동 비행기를 날리기 위한 준비를 다 하고 스위치도 켰습니다. 그 상태에서 비행기를 한 손으로 잡고 다른 한 손으로는 배터리와 변속기 사이에 있는 전선을 측정기구에 물립니다. 그런 상태에서 조종기의 스로틀 스틱을 천천히 올려서 결국 끝까지 올립니다. 그렇게 풀 스로틀 상태에서 측정기(암페어 미터기)화면에 나온 암페어 수를 읽습니다. 앞에서도 말했지만 1500mAh 배터리가 15A 나왔다면, "흠~ 현재 이 비행기는 풀 스로틀에서 10C 방전을 하고 있는구먼... 배터리가 10C로 방전을 하고 있구먼..." 하시면 되는 거죠. 그러니까 풀 스로틀이 기준입니다. 다시 배터리로 이야기를 돌립시다. 배터리 방전률이 10C이고 11.1V-1500mAh인 배터리라면 10C인 15A로 돌리면 연속적으로 계속 돌려도 배터리에 큰 무리가 가지 않는다는 소리가 됩니다. 이 10C는 연속적으로 돌릴 수 있는 한계치라고 해서 연속방전률이라고 합니다. 물론 10C보다 낮게, 그러니까 15A 보다 낮게 돌리면 전력소모가 적은 거니까 배터리에 더 무리가 가지 않는 거죠. 만약에 풀 스로틀로 돌리면서 암페어를 측정했더니 10C인 15A를 넘겨서 나왔다, 그럼 어떻하냐고요? 작은 걸로 바꿔야 합니다. 프롭 사이즈가 크면 전력소모도 크거든요. 그러니까 전력소모를 줄여서 배터리에 무리가 가지 않게 해야 합니다. 그럼 이해하시겠죠? 근데요, 방전률 10C 배터리라고 하더라도 순간적으로 몇 초 정도는 15C, 심지어는 20C까지 방전을 시켜도 일단은 괜찮은 경우가 많습니다. 그냥 순간적으로 그런 것일 뿐이니까요. 순간 방전률은 이렇게 연속 방전률보다는 높은 경우가 대부분 입니다. 그렇다고, "좋다. 내 배터리도 그런가 함 보자. 한계에 도전한닷!" 하면서 큰 프롭 달고서 과격하게 돌려보지 마세요. 혹시라도 배터리 망가지면 저 욕하실거죠? 저 오래 살기 싫어요. 욕 안 듣고 적당히만 살다 죽으렵니다. 요즘에는 연속 방전이 20C, 심지어는 30C인 배터리도 버젓이 팔리고 있습니다. 방전률이 더 좋아진 제품들이죠. 1500mAh 배터리를 10C로 돌린다면 6분 동안 사용할 수 있다고 앞에서 말씀 드렸는데요, 20C로 돌린다면 단순 계산상으로는 3분 동안 사용할 수 있다는 소리가 됩니다. 자, 여기서 우리 머리 속으로 상상을 해 봅시다. 20C로 돌아가도록 된 전동 비행기 비행 준비를 하고 스위치를 올리고 스로틀 올려서 이륙했습니다. 배터리 전력을 완전 소모시켜 버리면 조종 불능이 되니까 완전 소모 시간인 3분이 되기 전에 비행기를 내립니다. 근데 내리고 나면 괜히 성질 납니다. 비행기 뜨자마자 내려왔다고요...^^;; 왜 이런 이야기를 하냐면요, 아무리 20C이고 30C인 고방전률, 고성능 배터리라 하더라도 실제 사용에서 20C, 30C로 사용할 사람은 거의 없다는 말을 하려는 것입니다. 비행기 뜨자마자 내려오니까요. 20C 이상 배터리라고 하더라도 풀 스로틀에서는 10C 이하로, 그러니까 앞에서 예를 든 1500mAh 배터리라면 15A 이하로 나오도록 맞춰서 비행을 해야 하죠. 그렇게 해야 최소 8분 이상의 비행을 합니다. 저의 경우는 11.1V-1500mAh 배터리를 써서 풀 스로틀에서는 13A 정도 나오게 맞추고 날립니다. 풀은 13A이지만 실제 비행에서 풀 스로틀을 사용하는 것은 잠깐잠깐이어서 비행 시간은 10분 정도 되거든요. 이 정도는 날려야 비행 제대로 했다는 느낌이 오죠. 그쵸? 여기까지 이야기를 듣고 나면 의문을 품는 분도 있을 겁니다. '20C 이상의 고방전률 배터리라 하더라도 풀 스로틀에서 10C 이하가 나오도록 맞춰서 날린다면 비싼 돈 주고 고방전률 배터리를 살 필요가 없겠네.' 네, 단순 방전률만 가지고 이야기를 한다면 우리가 흔히 날리는 비행기에는 20C가 아니라 12C 정도 방전률의 배터리만 되어도 충분하다 못해 남아 돌아 떡을 칩니다. 그러나 그래도 20C 이상의 고방전률 배터리는 가치가 있습니다. 같은 회사, 같은 용량, 같은 전압 배터리라고 하더라도 10C 배터리와 20C 배터리를 같은 모터에 물려 돌려보면 파워가 달라요. 당근 20C 배터리가 더 낫다는 말이죠. 그리고, 비행기 이륙할 때에는 배터리 힘이 넘치다가 남은 전력이 다 되어가면 비실비실하는 경향이 있는데, 고방전률 배터리는 이런 것이 한결 덜합니다. 확실히 비싼 값을 하는 거죠. 저 개인적인 의견입니다만, 만약 20C 이상의 비싼 배터리를 사기에 경제적 사정이 좀 뭐 하다면, 15C 정도의 배터리를 사세요. 성능도 그렇게 안 떨어지고 가격도 너무 비싸지만은 않고, 이래저래 적정선에 맞추는 것이 되죠.