최신 차량용 시동 배터리의 종류와 문제점.

대부분의 분들이 차량용 시동배터리를 구입하거나 교환할 때, 메이커와 용량을 중시하는 경향이 있는 것 같습니다.
메이커는 델코,보쉬,아트라스BX,로케트,옵티마 등등.. 용량은 60~90Ah 급에서 차량에 장착 가능한 배터리를 고르게 됩니다.

그리고, 용량의 경우, 본래 차량에 장착된 배터리보다 조금 더 큰 배터리 용량의 배터리로 업그레이드 하시는 경우도 많습니다. 아무래도 용량이 큰 배터리가 시동성능이 더 좋다는 경험 때문이겠지요(특히 겨울철).

 

현재 최신 차량에 사용되는 시동 배터리의 종류에 대해 우선 정리를 해 보겠습니다.

SLA (Sealed Lead Acid) 배터리 : 우리가 알고 있는 보통의 스타터배터리.
한글로 밀폐형 배터리. 그럼 반대로 개방형 배터리도 있는가? 네. 있습니다.
납과 산성용액을 배터리통에 채우고 뚜껑을 고주파접착 등으로 완전히 밀폐시켜 배터리 액이 밖으로 새거나 또는 배터리 액을 보충할 수 없도록 만든 배터리입니다. 증류수 보충 등을 해 줄 필요가 없기에 메인터넌스프리-MF배터리라고도 합니다. 사실, MF라서 좋다기 보단, 과방전 등으로 메인터넌스를 해서 배터리를 다시 살려야 할 상황에도 그렇게 할 수 없는 배터리라고 이해하시는 것이 맞겠습니다.
현재 애프터마켓에 유통되는 대부분의 배터리가 SLA배터리 입니다.

SLA납산배터리의 특징과 딥사이클 배터리에 대한 설명은 http://cafe.naver.com/vwtdi/258997 참조

위 그림은 폭스바겐 골프 2.0 TDI parts catalog의 순정 배터리 부분입니다. 장착되는 배터리가 44Ah~72Ah까지 여러종류가 있음을 알 수 있습니다. 그 중 우리나라는 주황색의 68Ah AGM 배터리가 장착되어 출고됩니다. BMW 520D 의 경우엔 70~105Ah 급의 배터리가 순정 배터리로 제공됩니다. 이들 차량은 ECU 세팅에서 배터리 타입을 SLA, EFB, AGM 타입으로 선택 세팅할 수 있습니다.

battery discription 을 보면, 그냥 용량과 크랭킹 암페어 외에 (AGM) 과 (EFB) 라는 단어가 들어간 배터리가 있음을 알 수 있습니다. AGM은 머고 EFB는 멀까용?

AGM (Absorbent Glass Mat) 배터리: 단순하게 설명하면, 유리섬유로 된 더 성능이 좋은 분리판을 사용하여 배터리의 성능을 높인 제품입니다.

EFB(Enhanced Flooded Battery) 배터리: 이 역시 폴리에스터 직조포를 적용하여 배터리의 성능을 높인 제품입니다. 적용위치와 역할은 AGM과 다릅니다.

통상적으로 SLA배터리보다는 EFB배터리의 성능이 더 좋고, EFB배터리 보다는 AGM배터리의 성능이 더 좋습니다. 가격도 순서대로 비싸지며, AGM배터리는 SLA배터리보다 보통 같은 용량에서 2배 정도 가격이 비쌉니다.

AGM과 EFB 배터리의 실질적인 성능상의 장점은?
이 두 배터리의 어떤 성능이 SLA배터리보다 좋다는 것일까요? 저장용량? 에너지밀도? 순간방전량?
같은 용량의 AGM과 EFB배터리의 시동능력(CA & CCA)는 SLA배터리에 비해 15%(EFB)에서 30%(AGM)까지 더 우수합니다.
하지만 이정도의 성능차이로 2배가 넘는 가격이 보상될 수는 없겠죠..

AGM과 EFB배터리의 SLA배터리에 대비한 가장 큰 성능차이는 2배(EFB)에서 3배(AGM)까지 뛰어난 “Cyclic Endurance” 입니다.
“Service Life” 라고도 표현합니다. 좀 더 풀어 표현하면 “Deep cycle 충방전 수명이 길다”라고 할 수 있습니다.

VARTA사의 Start-stop Plus 제품이 AGM 배터리, Start-stop 제품은 EFB 배터리 입니다. BOSCH의 경우 S6이 AGM, S5가 EFB 배터리, S3,S4는 SLA배터리 입니다.

 

조금 더 구체적인 수치로 Cyclic Endurance의 향상 정도를 표현하면,
SLA 배터리의 자기용량의 100%를 방전하고 충전하는 이용형태 시 DOD까지의 제품 수명은 총 180회 충전 사이클
EFB 배터리의 자기용량의 100%를 방전하고 충전하는 이용형태 시 DOD까지의 제품 수명은 총 360회 충전 사이클
AGM 배터리의 자기용량의 100%를 방전하고 충전하는 이용행태 시 DOD까지의 제품 수명은 총 540회 충전 사이클
이 됩니다.
*블랙박스 상시전원을 SLA 메인배터리나 SLA보조배터리로 사용하면 안되는 이유이기도 합니다. SLA배터리는 이렇게, 엔진 크랭킹 외 목적으로도 사용하여 딥사이클 충방전을 하게 되면, 180번 충전하면 수명 다하게 됩니다.

즉, AGM과 EFB 배터리는 SLA배터리에 비해 방전손상으로 인한 수명저하에 대한 저항성이 우수하여 Deep Cycle 충방전 사용에 적합한 배터리라고 할 수 있겠습니다.

왜 신형 차량엔 AGM과 EFB배터리가 탑재되는가?
최근까지 자동차 배터리의 역할은 평상시 만충상태를 유지하다가 시동을 걸때만 잠깐(5초) 사용되고 운행중엔 항상 차량 엔진의 알터네이터가 차량 사용 전력과 배터리를 만충상태로 유지되도록 충전전류를 공급하는 시스템이었습니다.
그런데, 이런 식으로 단지 스타팅 배터리를 풍부하게(?)만충상태로 유지시키는 형태의 제네레이터 운용은 차량 연비를 떨어뜨리기(-3~5%로 무시못할 수준입니다) 때문에, 최근 차량은 배터리 충전을 느리게 하는 스마트 알터네이터나, 정차시 아얘 엔진을 정지시켜 알터네이터를 통한 전력공급 중단으로 메인배터리가 전력을 공급해야만 하는 스탑앤고 시스템이 장착되어 있습니다.

이렇게, 최신 차량은 구형 차량보다 차량 탑재 배터리를 엔진 크랭킹 시동용으로만 사용하지 않고, 정차시, 운행시의 전원으로도 이용하며, 엔진 시동 중에도 알터네이터 소모 연료량을 줄이기 위해 배터리를 바로바로 충전하지 않고, 어느정도 몰아서 충전시키거나 회생제동시스템이 작동할때만 충전시키거나 하는 식으로 배터리 사용부하가 이전보다 몇배 증가되었습니다.

 

기존 차량의 배터리 충전알고리즘은 메인배터리를 최대한 빠르게 100%완충시키도록 프로그래밍 되어 있었지만, 최신 차량의 충전 알고리즘은 메인배터리의 충전용량을 완충시키지 않고, 70% 선에서 관리합니다. 하이브리드카의 배터리 관리 알고리즘과 비슷합니다.

이러한 충방전 스트레스를 받는 환경에서 기존 SLA배터리는 차량 제조사가 고객에게 상식적으로 제공해야 할 수준의 운용수명을 달성할 수 없기 때문에, AGM 배터리가 장착되고 있는 것입니다. 블랙박스의 상시전원 사용목적의 추가가 아니어도 이미 최신 차량의 메인배터리는 아슬아슬한 한계상황에서 운용되고 있습니다.

현재 대체로,
일반 중저가 차량엔 SLA배터리가 채용되고 있으며,
스타트&스톱 기능 탑재 차량엔 최소 EFB 배터리가 OE장착되고 있고, (현대기아,포드,폭스바겐 ISG등)
스타트&스톱+회생제동 기능 탑재 차량엔 반드시 AGM배터리가 OE장착되고 있으며, 벤츠 등 일부 차량엔 이에 추가로 AGM 2ndary 배터리가 장착되고 있습니다. (벤츠,BMW,아우디 등)

개방형 납산배터리가 100여년 전부터 차량에 사용되어 오다 70년대에 SLA MF 배터리로 발전되었고, 다시 40여년 만에 AGM 배터리로 발전되는 상황 중에 있습니다. 그리고, 신기술 채용에 적극적인 일부 프리미엄 제조사는 AGM배터리에서 리튬인산철 배터리로 바뀌기 시작하고 있습니다(포르쉐와 벤츠)

그런데 현재의 국내 애프터마켓에서는 AGM배터리가 거의 유통되고 있지 않아 구매하기가 쉽지 않고, 가격도 비싼 상황입니다.

 

요약 정리

. AGM 배터리 탑재 차량엔 반드시 AGM 배터리로 교체해야 합니다.

. EFB 탑재 차량엔 반드시 EFB나 AGM 배터리로 교체해야 합니다.

. ISG 기능 탑재 차량에는 SLA배터리를 사용하면 안됩니다. (급격한 수명 단축)

. ISG기능이 탑재 안된 차종도 최신 차량은 스마트 알터네이터가 장착되어 SLA배터리의 스트레스를 가중시키므로 EFB나 AGM배터리의 사용이 권장됩니다.

. 기존 SLA배터리가 장착된 차량의 배터리 교체의 경유에도 더 큰용량의 SLA배터리로 교체하는 것보다는 동일 용량의 EFB나 AGM배터리로 교체하는 것이 종합적인 경제성이 더 좋을 가망성이 높습니다 (교체수명주기비용, 무게차이, 용량차이에 의한 연비하락 등)

. 블랙박스나 스마트시동기능 등 추가적인 battery drain을 발생시키는 장비 장착시에도 메인배터리의 AGM배터리로의 교체를 적극적으로 검토해 보아야 합니다.