아이오닉 일렉트릭 블랙박스, 하이패스 ECM 룸미러, 스마트폰 거치대 외 옵션 설치하기


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아이오닉 일렉트릭 풀옵션 사양은, 국산차 4000만원 이상 차량, 수입차 6000만원 이상차량의 풀옵션 사양의 옵션들을 모두 장착하고 있습니다.

다만 아래의 옵션들이 빠져 있습니다.

. 레인센싱 와이퍼: 현대차는 그랜져 풀옵션 이상에서만 채용되어 있습니다.
. 올어라운드뷰 카메라: 후방카메라만 지원합니다만 차량이 컴팩트하여 올어라운드뷰카메라까지는 필요성을 못느끼겠습니다.

. ECM 룸미러: 모닝 이상 중상급 옵션에서 기본 포함되어 있는데 아이오닉EV에만 ECM 룸미러가 없고, 옵션도 없습니다.
. 하이패스: 하이패스 트랜스미터도 아이오닉EV에서는 옵션이 없습니다.

레인센싱 와이퍼는 팩토리 옵션이 아얘 없기에 추가 장착이 불가능하고요,

ECM룸미러/하이패스는 현대의 다른 차종의 순정 부품을 구입해서 설치하면 됩니다.

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저의 아이오닉EV의 경우 블루링크 옵션이 장착된 차량이므로, 현대(모비스) 순정 “블루링크 ECM 하이패스 룸미러”를 구해 설치하면 되며, 옥션 등에서 검색해 보면 여러 판매업체가 있습니다.

가격은 13~15만원대로 비싸지 않으며, 하이패스 등록을 판매자가 해서 배송해 주기도 합니다. 등록이 안된채로 룸미러가 배송될 경우엔 현대블루핸즈에 방문하여 하이패스 등록을 해야 합니다. (공임1만5천원)

장착은, 신형 브라켓(LF소나타 이상 호환용) 제품이면, 간단하게 jack to jack 으로 TORX 나사 하나만 풀면 탈착/교체가 가능합니다.

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장착된 ECM 하이패스 룸미러. 블루링크 버튼까지 모든 버튼 정상 작동합니다.

[블랙박스 설치하기]
시중에 수많은 블랙박스 제품들이 출시되어 있지만, 선택이 쉽지 않습니다.
작동 안정성과 내구성이 높은 신뢰할 만한 제품이 매우 드믈기 때문입니다.
요구사항
. 1ch, FHD 사양
. WIFI 지원
의 조건을 만족하는 제품 중 가격과 디자인, 제조사 신뢰성 등을 고려해서 선택한 제품은 대만 트랜센드사의 DP200 모델입니다.
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블랙박스의 작동 특성상 메모리 쓰기 오류가 대단히 빈번하기에 아무래도 메모리 전문업체가 좀 나을 것 같다고 생각했고, 상시작동, 2채널, GPS 등의 기능은 저는 불필요하거나 단점이 많아 사용하지 않는 기능이라고 봤기에 이 조건을 만족하는 제품 2~3종 중 DP200 모델을 선택했습니다.

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추가로 제품에서 기본 제공되는 시가잭 miniUSB전원케이블을 사용하지 않고, 아마존에서 휴즈박스 연결용 케이블을 따로 구입하여 매립설치하였습니다.
블랙박스의 화질 깨끗하고, WIFI연결이 쉬워 녹화영상을 스마트폰으로 옮기기 쉽습니다.
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단점은, 아이오닉의 룸미러 뒷편이 LKAS카메라 등의 센서하우징이 자리를 크게 자리잡고 있어 적절한 설치위치를 잡기가 쉽지 않습니다.

아이오닉에 설치하기 적절한 사양과 스팩의 다른 블랙박스 제품으로는 아래 두 제품 정도가 좋을 것 같습니다.
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[스마트폰 거치대]
아이오닉에는 스마트폰 무선 충전기능이 제공되고 있습니다.
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위와 같이, 갤럭시 노트 정도 사이즈의 스마트폰을 거치대 포켓에 넣어주면 1A급으로 자동 무선 충전이 됩니다. 또한 시동을 끄고 운전석 문을 열었는데, 휴대폰이 충전기 위에 있을 경우, “휴대폰을 놓고내리셨습니다”라고 음성 경고안내를 해 주어 건망증 있는 드라이버에게 편리합니다.

다만, 단점은, 무선 충전시 운전석에서 휴대폰 화면을 볼 수 없다는 점 입니다. 아마도 안전을 위해 일부러 이렇게 제작한 것 같습니다.

티맵 등을 사용해야 하기에 추가로 스마트폰 거치대가 필요합니다.
가장 좋은 스마트폰 거치대는 Brodit 거치대 입니다만, 아직 아이오닉용 Brodit 거치대가 출시되지 않았습니다.

아이오닉에서 스마트폰을 적절하게 거치할 수 있는 유일한 위치는 중앙 왼쪽 송풍구이므로 송풍구 거치대가 필요합니다.
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가장 심플하고 완성도 높은 송풍구용 거치대는 KENU 거치대로 보입니다만, 아이오닉의 경우 송풍구 위쪽 대시보드 커버가 튀어나와 있어 스마트폰을 적절한 각도로 잡아줄 수가 없습니다.

최종선택한 제품은 iOTTiE 거치대로서, 송풍구에서 1인치정도 앞쪽으로 튀어나오게 설치되어 스마트폰을 걸림 없이 적당한 각도로 설치할 수 있습니다.
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설치 후 운전석에서 볼 때 스마트폰과 대시 스크린 등을 가까스로 안가리는 위치에 적절히 거치가 됩니다.

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스마트폰 충전용 시거잭 USB 충전기는 QuickCharge 3.0 을 지원하는 Tronsmart 제품으로 했습니다.

이것으로 아이오닉EV를 제대로 타기 위한 추가 옵션 설치를 마쳤습니다. 이제 편안하게 즐기기만 하면 됩니다~

아이오닉EV의 업그레이드를 위한 마지막 한가지 남은 작업은 12V SLA 배터리의 업그레이드 입니다.
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아이오닉EV는 리튬이온 배터리로 움직이는 전기차임에도 12V 납산배터리를 여전히 탑재하고 있습니다.
이 배터리가 대기전력과 주행중 12V 시스템의 전력공급을 하며, 이 배터리의 충전 전력은 메인 리튬이온 배터리에서 소모됩니다.
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위의 사진은 아이오닉EV의 주행중 12V 전력계통의 전압을 보여주는데, 13.8V는 SLA배터리의 Floating charge 전압으로서 주행용 메인 배터리가 지속적으로 12V SLA배터리의 충전전압을 공급하고 있음을 의미합니다.
이는 꽤 무시할 수 없는 비효율적 전력 낭비요소로서, 이 12V SLA배터리를 12.8V 리튬인산철 배터리로 바꿀 경우, 전력 사용 효율을 어느정도 개선시킬 수 있으며, 10kg 이상의 무게 감량 효과도 기대할 수 있습니다.

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

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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.

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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.

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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.

 

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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.

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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.

9살먹은 그랜저TG 새차만들기 프로젝트


제 어머니(친엄마)의 차는 2005년 8월 15일생 그랜저TG 2.7 디럭스 백진주색 차량입니다.

당시 차량 구입가격은 단돈? 2700만원 이었습니다. 지금 생각해 보면 참 처렴하고 가격에 비하면 정말 많은 것을 제공해 준 차라고 생각되네용.

 

이 차를 9년째 타고 게신데, 아직까지 총 주행거리가 4만km 밖에 안됩니다. 그리고 대부분의 아줌마(할머니포함)운전자들이 그러하듯이, 차량 구입 후 엔진오일 3회 교환한 것 외에는 차에는 휘발류만 투입되어 왔습니다.

 

그러다 보니, 외관, 내장 등이 많이 손상되었습니다. 외관은 비록 낡았지만, 워낙 차를 안타셨기에 엔진상태와 그밖의 모든 메카닉 부분이 너무나 상태가 좋습니다.

 

어머니의 생신에 즈음하여, 외국 출장도 가신다기에, 생일선물로 차를 리노베이션 해 드려야 겠다는 기특한 생각으로 그랜저TG 풀 디테일링 프로젝트가 시작됩니다.

 

외관상태를 볼까용?

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앞뒤 범퍼 양쪽, 양쪽 펜더 4짝, 양쪽 문 4짝 모두에 긁힌 자국과 접촉사고의 흔적이 있습니다.

 

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저런, 모든 상처가 크지는 않은데 지붕과 본네트를 제외한 모든 외장의 판금도장수리가 필요하네요.. 완벽하게 복원하기 위해서는 비용이 상당할 것으로 예상됩니다.

 

차량의 내장을 볼까용?

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가죽시트나 내장재의 손상은 없지만, 오염이 심합니다. 그리고, 특유의? 중고차 냄새도 나고요..  내장은 카페트는 새것으로 교체, 그리고 전체적으로 실내 풀 디테일링과 정리정돈을 하기로 합니다.

 

늘 그래왔듯이(?) 카닥을 통한 수리 견적 요청을 해 봅니다.

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수리부위가 사방으로 많아 보험 자차 수리를 하는 방향으로 상담을 했고, 여러건의 손상에 대한 수리를 모두 보험처리를 하게 될 경우엔, 보험 수리비의 큰 증가와 보험료 할증 등이 될 수 있어 일부(한쪽면)만 보험처리하고 나머지 부위는 자가수리를 하는 방향으로 총 수리비 부담을 최소화 하였습니다.

 

외장수리 과정에서 이 차량이 조수석 에어백 결함으로 대시보드 교체대상이었다는 것을 뒤늦게 알게 되어 수리 기간 중 차량 내장의 대시보드를 새것으로 교체하였습니다(무상수리). 이것도 완전 대 수술이네요.. 그래도 덕분에 내장재 중요부분을 디테일링 할 것 없이 새것으로 교체되게 되었습니다.
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외장 수리에 이어 진행한 수리는 유리창 유막 제거와 발수코팅 작업.

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단단해 보이는 유리도 빗물과 자외선에 의해 눈에 보이지 않는 침식이 진행되며, 그렇게 침식되어 거칠어진 표면에 계면활성제나 유리세정제(알칼리성)로는 닦아지지 않는 오염물질이 부착되게 됩니다.  이로 인해 전방 시야가 탁해지고, 와이퍼 작동시 와이퍼가 부드드드 떨거나 와이퍼가 지나가고 유리창이 깨끗하지 않는 등의 문제를 발생시키며, 이는 주행 안전에도 실질적으로 안좋은 영향을 주게 됩니다.

이렇게 침식되고 오염된 유리창을 전문 업체에서 유리 전용 연마제를 이용한 폴리싱작업과 작업 후 발수 코팅으로 매끄럽고 깨끗한 유리창으로 복원시켰습니다.

 

이제, 티스테이션에 왔습니다.

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그랜저 2.7은 3.3과 달리 16인치 휠과 타이어 입니다. 이 휠이 약간 뚱뚱한 그랜저의 외관과 딱 어울리기는 하지만, 많이 아쉽다고 개인적으로 생각합니다. 그래서, 휠을 17인치로 교체하고, 타이어도 교체합니다.

 

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16인치에서 17인치로 업글!, 그리고 출고후 처음으로 얼라인먼트도 바로잡아주고요~

 

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우와.. 우리 어머니 징하시다.. 2005년 출고시 달고나온 배터리를 8년간 사용하셨네요.. 배터리도 교체, 엔진오일도 플러싱 후 교체, 각종 필터, 에어컨 필터까지 모두 교체, 와이퍼 교체, 에어컨 evaporator 크리닝까지 온김에 모두 작업합니다.

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할로겐 프로젝션 헤드램프는 죽지 않았지만, 그래도 새것으로 교체합니다. 할로겐 램프는 2년 정도 사용하면, 원래 밝기의 60%정도로 광량이 줄어듭니다. 그래서, 2~3년에 한번씩은 헤드램프가 나가지 않더라도 교체해 주는 것이 좋습니다.

 

다음 작업은 전장품.. 출고시 거의 기본형 옵션이었는 데다, 그간 세월이 많이 흘러 여러가지 차량용 IT기기들의 비약적인 변화가 있었죠. 이런 것들 중 필요한 부분들을 그랜저에도 적용키로 합니다.

기본상태의 그랜저TG내장. 그랜저TG의 내장 품질과 실내공간의 여유는 지금도 전혀 꿀릴 것 없는 품질과 공간감을 제공합니다.

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우선, 내비게이션과 후방카메라 제공 목적으로 헤드유닛을 교체합니다. 차량이 워낙 초창기 모델이라 적용 가능한 헤드유닛이 거의 없고, 가장 안정적으로 작동하고, 제품 완성도가 높다고 판단되는 제이씨현 런즈 제품으로 헤드유닛 교체합니다. 2ch 블랙박스와 RF방식 하이패스도 추가 장착했습니다.

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그리고, 어머니의 스마트폰 충전과 안전한 거치를 위해 브로딧 그랜저TG전용 갤럭시 노트 거치대(2A충전기 내장형)도 설치합니다.
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자, 이제 스마트폰 거치와 급속충전, USB MP3, 블루투스 오디오, 인터넷 라디오 스트리밍, DMB, 후방카메라, 블랙박스, 하이패스까지 장착.. 더 필요한거 없겠죠?? 기존 차량에 수납칸마다 꽉꽉 들어차 있던 CD들은 모두 ogg로 리핑하여 넣고 CD는 쓰레기통으로 보내 수납장들을 깨끗이 비웠습니다.

 

그 다음은~

초록색 번호판을 흰색 번호판으로 교체했습니다. 이건 비용이 아주 저렴.. 번호판 비용 7×00원, 교체공임 3000원 밖에 안합니다. 차량 디테일링시에 오염되고 손상된 번호판은 교체하는 것이 더 좋겠습니다.
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마지막으로, 내 외장을 풀디테일링 세차작업 들어갑니다. 내장의 스팀세차와 외장판금도장 후 남아있는 결함등을 광택작업과 섬세한 세차작업으로 최대한 새차의 상태로 복원합니다. 출고시 부착했던 윈도우 틴팅도 투과도 15%로 너무 어두워 어머니의 안전운전을 방해한다고 판단되어 투과도 40%의 밝은 틴팅으로 재시공했습니다.
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실내도 새차처럼 깨끗하게 복원시킵니다. 카펫과 대쉬보드는 교체했으니 새것이고, 시트와 내장재 곳곳은 집중적인 크리닝으로 깨끗하게 복원되었습니다. 마지막으로, 천연 발삼향오일을 몇방울 실내에 투하하여 머리아프지 않고, 은은하고 고급스러운 실내향이 나게 했습니다.
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그랜저TG의 실내공간은 지금도 국산차 중 에쿠스를 빼고는 가장 여유롭고 편안한 뒷자리 공간을 제공하는 것 같습니다.

 

이렇게 일주일간의 리노베이션을 마치고 어머니 직장의 주차장에 드롭..
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예상대로 우리 어머니의 반응은, “왜이렇게 늦게 왔냐” 정도.. 번호판 색상 바뀐 것 말고는 무엇이 바뀌었는지도 모르시고, 본인 차량이 원래부터 이랬는 줄 아십니다..

 

이렇게 그 전에도 딱히 부족함 없고 불편함 없고, 편안하고 여유로운 차 그랜저TG의 리모델링을 마무리했습니다.

 

일주일간 그랜저TG를 끌고다니면서 느낀 그랜저TG의 단점은, 최신 차량보다 떨어지는 연비, 매우 늦은 5단 변속기 반응, 물컹한 브레이크이고, 장점은 정숙성, 승차감, 실내 거주성, 인테리어 품질 등이 지금의 신형 차량에도 전혀 뒤지지 않는다는 점 이었습니다.

 

총 들어간 비용은 약 400만원 정도.. 아마 어머니가 아시면 뒷목잡고 쓰러지실지도 모르겠네요.. 하지만, 이돈으로 내/외장을 새차 수준으로 복원하고, 앞으로도 한 10년 더 탈 수 있는 수준으로 리모델링 했다고 생각하기에 충분한 가치는 있다고 생각되네용.

자동차용 배터리와 보조배터리에 대한 상식정리..


리튬인산철(LiFe) 보조 배터리를 처음 제작하게 된 동기가 12.8V LiFe배터리가 12V 자동차 시동배터리(SLA)와 충전전압이 같았기 때문입니다.

Pb 배터리 (Sealed Lead Acid) : 셀당 2.0V x 6 = 12V , 충전전압: = 14.6V (+-0.1V)
LiFe 배터리 (LiFePO4) : 셀당 3.2V x 4 = 12.8V, 충전전압: = 14.6V (+-0.1V)

위와 같이 자동차에 장착된 12V Pb배터리와 12.8V LiFe배터리는 운좋게도?~ 충전전압이 14.6V로 동일합니다.

또한, 모든 자동차의 전장시스템의 허용 입력전압은 11~15V 정도의 허용입력전압을 가집니다. 전원이 배터리를 통해 입력될 경우(12.0V)와 알터네이터의 충전전압으로 입력될경우 (13~15V) 모두 정상 작동해야 하기 때문이죠.

결국, LiFe 셀 4개를 직렬 조합한 4S 구성의 12.8V LiFe배터리는 공칭전압이 Pb배터리보다 0.8V 차이가 남에도 불구하고, 오히려 차량 전장품에 더 적합한 전압을 공급하며, 충전전압이 동일하고, 온도변화에 따른 방전량 차이가 적으며, 자연방전량도 매우 적어 자동차의 12V 시스템의 SLA배터리를 대체하는데에 이론적으로 완벽하다고 볼 수 있겠습니다.

그런데, LiFe 보조배터리를 제조판매하는 과정에서, 많은 분들이 LiFe배터리보다도 자동차의 납산배터리에 대해 잘못알고 게신 점이 많다는 것을 알게 되었습니다.
또한, 기존의 납산배터리의 판매마진이 높아서인지, 판매자분들과 관련 주변기기 판매업체에서 비 상식적인 논리로 납산배터리의 장점을 설명하는 경우도 많이 보게 되었습니다.

Pb배터리는 어떤 특징이 있고, 어떤 문제점이 있는가?를 위주로 설명을 해 보겠습니다.

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표: LiFePO4 배터리는 배터리의 모든 특성이 Lead acid(SLA)배터리보다 월등히 좋습니다. 다만, 가격이 SLA보다 비싸지만, 대신 수명이 길어 총 구입유지비용 (TCO)은 LiFePO4가 더 저렴해 질 수 있습니다.

[납산배너리에 대한 상식들]
# 전류는 물과 같이 높은데서 낮은데로 흐릅니다. 즉, 전압이 높은데서 전압이 낮은데로 흐릅니다.
배터리 전압이 12.5V이고, 알터네이터 전압이 14V 라면, 알터네이터에서 나온 전기가 배터리로 흐르고(충전), 또한 같이 연결된 라디오, 커먼레일등의 전장품에 배터리에서가 아닌 알터네이터의 전류가 공급됩니다. 시동을 꺼서 알터네이터가 작동을 안하면, 배터리가 전류를 방출하는 유일한 전원이므로 배터리의 전류가 사용됩니다.
배터리가 2개라면? 그리고 두 배터리의 전압이 다르면? 배터리A는 12.8V이고, 배터리B는 12.5V라면, 배터리A에서 배터리B로 전류가 흐르게 됩니다. 즉, 배터리A가 배터리B를 충전시키게 됩니다. 이런 상황은 A배터리가 방전되어 전압이 떨어지고, B배터리가 충전되어 전압이 올라가 두 배터리의 전압이 같아질 때까지 지속되게 됩니다.

# 모든 종류의 배터리는 고유의 방전 전압 특성을 갖습니다.
휴대폰 배터리는(Li-ion) "남은용량"이 스마트폰엔 "90% 100%" 이렇게 %로 표시됩니다만, 사실은 배터리의 남은용량을 정확히 %로 알 수 있는 방법은 없습니다. 다만, 모든 종류의 배터리는 남은용량과 전압 사이에 고유의 값이 있습니다.
예를들어, SLA배터리는 배터리 전압이 12.8V면 100%상태로 보고, 12.1V면 50% 상태로 봅니다. 이는 SLA배터리이면 메이커에 상관없이 동일한 법칙입니다. 델코던 아틀라스던 전압이 12.1V로 뜨면, 남은 용량이 50% 정도라고 보는 겁니다.
LiFe 배터리의 경우엔, 13.2V면 100%로 보며, 12.1V면 15% 정도로 남은용량을 판단합니다.
휴대폰 배터리의 경우엔 3.7V면 100%로 보고, 3.0V면 15% 미만으로 보고 15~100% 사이에 방전그래프(보통은 리니어하지 않습니다)를 그려 그 사이 용량을 %로 표시해 주는 것입니다.
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표: Pb배터리의 용량%과 전압V과의 상관관계

# 배터리 제조사의 차이에 의한 성능차이는?
같은 종류의 Pb(SLA)배터리라면, 동일한 용량밀도와 무게, 동일한 총 용량(20HR rate), 동일한 전압강하 곡선을 갖습니다.
다만, 제조사의 제조 노우하우에 의해 차이가 나는 것이 있는데, 아래와 같습니다.
방전능력(1HR rate, peak discharge rate, CA, CCA): SLA배터리의 용량은 20시간동안 출력한 전류량(20HR rate)로 표기합니다. 즉, 70A SLA배터리는 20시간동안 70A를 출력할 수 있는 배터리인 겁니다. 그런데, 같은 70A용량의 배터리라도 제조사의 제조방법에 따라 순간적(10초이내)으로 최대한 출력할 수 있는 전류량은 차이가 납니다. 자동차용 배터리의 경우 자동차 시동시 이렇게 순간적으로 큰 전류가 필요한데, 이를 CA(Cranking Amps)로 표기합니다. 예를들어 70A 델코배터리의 CA가 600A로 표기되어 있으면, 이 배터리의 총 용량은 20HR rate로 70A이고, 10초 이내로 순간적으로는 600A까지 출력할 수 있음을 말합니다. 옵티마 배터리 같은 고방전 SLA배터리는 배터리 전극판을 원형으로 구성하여 접촉면적을 최대한 높여 같은 용량이어도 순간 방전량이 매우 큰 제품을 만들어 내었습니다.

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사진: 옵티마 배터리. 55A의 공칭용량이면서도 CCA가 750A 나 됩니다. 짧은 시간에 더 많은 전력을 방출할 수 있으며, 충전도 더 빠르게 됩니다. 구조적으로 지금까지 출시된 SLA배터리 중 가장 좋은 성능을 제공하는 배터리입니다. But, 총용량은 보통 SLA배터리와 동일, 방전 성능은 보통의 LiFePO4에 근접(15C)

# CA와 CCA는?
CA는 Cranking Amps 이고 CCA는 Cold Cranking Amps 입니다. 풀어쓰면, CA는 배터리의 시동능력이고, CCA는 한냉시 시동능력입니다. CA는 온도 20도에서의 10초간 방전량이고, CCA는 -18도에서의 10초간 방전량 입니다.
다만, 이는 새 배터리로 측정한 이론치이며, 측정방법에 따라 크게 차이가 납니다.

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델코75A 배터리의 성능표기. 배터리용량이 75A, CCA가 630A로 표기되어 있습니다. 위에 옵티마 배터리는 55A면서 CCA는 750A인데, 델코 75A배터리는 75A로 부피와 무게는 26% 크고 무거우면서도 CCA는 630입니다. 용량대비 방전량의 차이가 거의 40%정도 차이가 납니다. 즉, 옵티마 배터리는 같은 목적(자동차시동)을 달성하기 위해서 40%정도 작고 가벼운 배터리를 사용해도 된다는 의미.

또한 75A용량이면서, CCA가 630A라는 것은 순간적(10초미만)으로는 8.4C rate의 전력을 방출할 수 있는 능력이 있다고 말할 수 있습니다. 8.4C = 자기보유용량(75A)의 8.4배(630A)까지 순간적으로 방출할 수 있다는 의미.
CCA를 측정하는 방법의 차이로 BCI식 측정치로는 630A 이고, DIN 측정법으로는 340A 입니다. 아무래도 DIN 방식 CCA측정법이 보다 실제(추운 날씨에서 자동차 시동능력)능력치에 더 가깝겠지요.
같은 용량의 Pb배터리에서는 CA 수치가 높은 배터리가 일반적으로 충전속도도 더 빠릅니다.

# 모든 종류의 배터리는 과충전 또는 과방전시 손상됩니다.
자동차 배터리를 방전(12V미만 까지의 과방전)시키면, 배터리가 손상되어 교체해야 하지요.. LiFe배터리는? LiFe배터리도 똑같습니다. 다만 손상전압이 다릅니다. SLA배터리는 통상 12.1V 미만, LiFe배터리는 8.2V 미만의 전압이 되면 배터리가 손상되는 것으로 봅니다.
또한, SLA배터리나 LiFe 배터리에 15V 이상의 높은 전압으로 충전을 해도 배터리는 손상됩니다.(충전속도는 조금 빨라짐)
즉, 모든 종류의 배터리는 과방전 또는 과충전시 배터리에 영구적인 손상이 올 수 있습니다. 다만, 배터리 가격이 저렴한? SLA배터리는 과방전이나 과충전으로부터 배터리르 보호(회로를 끊음)할 수 있는 보호회로(BMS)가 통상 장착되어 있지 않으나, LiFe나 Li-ion배터리는 보통 보호회로가 장착되어 있어, 과충전 또는 과방전시 보호회로가 작동하여, 배터리가 영구적으로 손상되는 것을 1차적으로 보호합니다.

# 급속충전의 조건
배터리의 급속충전은 충전기가 급속충전 능력이 있어야 하는 것이 아니고, 배터리가 급속충전을 받아줄 수 있는 배터리 이어야 합니다. 그 다음, 충전기가 배터리가 빨아들일 수 있을 만큼의 전력을 공급해 줄 수 있어야 하는 것이고요.
배터리가 빨아들일 수 있을 만큼보다 큰 전력을 공급하면? 배터리의 능력치보다 더 많은 전력을 공급할 방법은 충전 전압을 높여주는 겁니다. 충전전압을 적정치보다 높여주면, 그만큼 빠르게 충전이 되지만, 전해액의 화학작용으로 내부에 수소가스발생이 Absorber가 감당 못할 만큼 생성되게 됩니다. 이렇게 수소가스가 생성되게 되면, 배터리케이스가 부풀어오르게 되고 배터리가 망가지며, 최악의 경우엔 배터리가 터져 강산성의 황산용액에 의한 심각한 피해를 입을 수 있습니다.
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급속충전으로 SLA배터리가 부풀어오른 사진.

통상 SLA배터리는 0.1~0.25C 정도의 충전성능을 가지고 있기에, 완전방전상태에서 80%까지 10시간 ~ 4시간 정도 소요될 수 있으며, 100%완충까지는 10~24시간 소요됩니다. 이보다 더 빠르게 충전시에는 배터리의 손상 가망성이 매우 높아지게 됩니다.

# MF와 SLA 배터리. 그리고 개방형 배터리
SLA(Sealed Lead Acid) = MF(Maintenance Free) 배터리 입니다. (AGM,VRLA,GEL 배터리도 SLA 배터리 범위에 넣겠습니다)
SLA배터리는 약자대로 "밀폐형" 배터리입니다. 밀폐형이고 사용기간 동안 증류수 보충등의 유지보수작업을 할 필요가 없는 배터리라는 뜻입니다. 좋지용?? 충방전시 발생하는 가스를 음극쪽과 양극쪽으로 옮겨주어 외부로 가스가 배출되거나 보충이 필요하지 않도록 설계된 배터리입니다. 지금 차량에서 사용하는 대부분의 배터리이죠..

그럼 "개방형" 배터리도 있는가? 네, 개방형배터리를 Flooded battery라고 합니다. 개방형 배터리는 배터리 위에 증류수 보충을 위한 구멍이 있고, 여기에 주기적으로 증류수를 보충해 주어야 합니다.
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사진: 세계적인 Deep Cycle 배터리 제조사인 Trojan사의 Flooded battery. 12V이므로 총 6개의 격리판에 전해액 보충을 위한 주입구가 6개 있습니다. 생김새가 지금은 자동차에서 안쓰는 옛날 축전지처럼 생겼지만, 여전히 가장 성능이 좋은 배터리입니다.

# SLA배터리가 무보수로 좋아보이는데, 왜 Flooded 배터리를 쓸까용? SLA배터리의 단점은?
얻는게 있으면 잃는게 있듯이, SLA배터리는 전해액의 증발을 막기위해 칼슘을 첨가하거나 전해액을 GEL화 시키는데, 이로 인해 충전방전 속도가 크게 느려지게 됩니다. 또한, 충방전시 온도변화에 따른 성능저하가 더 크게 생기고요, 과방전이나 과충전이 되어 내부의 전해액이 어떤식으로든 줄어들게 되었을 때 이를 보충하여 배터리를 회생시킬 수 없다는 문제가 있습니다.
결론적으로 개방형 배터리는 SLA배터리에 비해 성능이 좋고 수명이 긴 대신, 주기적인 관리(전해액보충)을 해 주어야 하는 배터리 입니다. 그래서, 대량의 배터리를 사용하므로 별도의 배터리 관리자가 있거나(골프카트 등) 보다 많은 부피 무게당 전력이 필요한 경우에는(비상전원등) 지금도 개방형 배터리가 사용되고 있습니다.

# Auto starter 배터리와 Deep cycle 배터리란?
Deep cycle배터리란 "더 많이 방전하고 충전해도 되는 배터리"를 말합니다. Deep cycle배터리는 통상 자기용량의 50% 수준까지 방전하고 충전하고를 반복해도 수명이 짧아지지 않는 배터리를 말합니다.
딥사이클 배터리의 반대는? Auto starter 배터리입니다(자동차 시동용 배터리) 오토스타터 배터리는 지금 차량에서 사용중인 대부분의 SLA배터리를 말하며, 통상 "항상 만충에 가깝게 충전되어 있다가 차량 시동시에만 잠깐 대전력을 제공하는 목적"의 배터리 입니다.
자동차용 배터리는 오토스타터 배터리이지만, 최근엔 자동차용 배터리를 엔진 시동 목적 말고, 주차시 블랙박스용 전원으로도 사용을 하면서, 단거리선수(오토스타터배터리)가 장거리선수(딥사이클배터리)의 기능을 모두 제공해 줄 수는 없기에 배터리 방전문제가 자주 생기는 것입니다.

# Deep cycle 배터리의 종류: SLA 딥사이클 배터리와 Flooded 딥사이클 배터리
대체로 시장에 딥사이클 배터리로 판매되는 배터리는 SLA배터리와 Flooded 배터리 두종류 입니다.
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사진: MF형 델코 딥사이클 배터리 DC31과 개방형 딥사이클 배터리 트로얀 J150 배터리

DC31배터리는 시중 가격이 12만원 정도 하는데 반해, 같은용량의 트로얀 배터리는 20만원이 넘습니다.
실제로, DC31배터리는 딥사이클 배터리라는 제품명이 무색하게 같은 용량의 MF오토스타터 배터리와 충방전특성과 수명이 거의 똑같습니다. DC31배터리는 다른 MF배터리와 똑같이 50%이상 방전 자주시키면 수명이 급격히 줄게 되며, 급속충전이 되지도 않습니다. 이에 반해 Trojan 개방형 배터리는 50%미만까지 방전(Deep discharge)를 시켜도 배터리가 손상되지 않으며, 심방전이나 급속충전으로 인해 줄어든 전해액을(증류수) 주기적(한두달에 한번)으로 보충해 주면 수명주기 내에서 제성능을 유지할 수가 있는 것입니다.
즉, 모든 납산배터리는 사실은 제용량을 모두 써버리는 정도로 방전시키면 수명이 대폭(10배정도) 줄어들게 되는데, 개방형 배터리는 증류수 보충을 통해서 이를 다시 회복할 수가 있으나, SLA배터리는 이렇게 다시 회복될 수가 없습니다.
그래서, "무보수형 딥사이클 배터리"라고 홍보되는 납산배터리는 사실상 "딥사이클"이라는 표현을 쓰면 안된다고 생각하며, 소비자도 "MF형 Deep cycle배터리"는 존재하지 않는다는 점을 인식해야만 합니다.
그래서, 델코에선 "딥사이클 MF배터리"라고 표현하는 제품이 있지만, 아트라스BX에선 비슷한 제품에 "딥사이클"이라는 단어를 붙이지 않고, "산업용" 또는 "솔라용" 등의 단어를 붙여 Flooded Deep cycle 배터리와 구분합니다.

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100A 용량의 델코 DC31배터리의 방전곡선: 100A라는 용량은 5A로 20시간 (5×20=100A) 방전시킬 수 있음을 의미합니다. 그런데, 위의 표에서 알 수 있듯이, 100A로 방전시엔 1시간이 아닌 40분밖에 출력을 못하며, 50A로 방전시엔 2시간이 아닌 1시간 30분, 25A로 방전시엔 4시간이 아닌 3시간으로 방전성능이 줄어듭니다. 반대로 20HR rate보다 더 적은 방전량으로 방전시, 예를들어 1A로 지속방전해도, 1×100=100시간보다 더 적은 70~80시간의 방전시간만 제공합니다. 또한 이렇게 10.5V까지 심방전을 자주하면, 배터리 수명은 급격히 단축됩니다. 통상 환경에서 이렇게 10.5V까지 방전하고 충전하고를 반복하면, 총 100회 미만까지 정도만 충전할 수 있습니다. 이렇게 Pb배터리는 성능이 아주 까다로운 배터리 입니다..
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델코 DC31 배터리의 충전스팩. 50%미만까지 방전후 만충까지 최소시간이 24시간이나 걸립니다.

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표: SLA배터리의 라이프사이클 그래프. 매번 사용시 용량의 100% (10.5V)까지 쓰고 충전하면, 약 180회까지만 충전할 수 있음을 보여줍니다(초기성능의 80%가 될때까지를 일반적인 배터리 수명으로 봅니다). 배터리 용량의 30%정도만 쓰고 다시 충전을 반복하는 경우엔 약 900회까지 충전할 수 있고요..  SLA배터리의 수명은 이렇게, 충전을 몇번 했는가? 보다는 방전을 얼마나 깊게 하고 충전했는가? 에 의해 수명이 더 크게 영향받게 됩니다.

# Pb배터리의 충전
충전은 배터리의 손상 없이 얼마나 빠르게 충전할 수 있는가? 가 충전기 성능의 목표가 되는데, Pb배터리를 완전히 충전시키기 위해서는 다음 3단계의 충전 단계를 거칩니다.

1. Bulk 충전: 충전 시작부터 총 용량의 80%정도용량의 충전을 담당하는 단계입니다. 배터리 전압이 13.8V정도에 도달할 때 까지 14.4~15.0V의 전압으로 배터리가 받아들일 수 있는 최대전류로 충전하는 단계입니다. 충전 전압은 배터리 전위값이 증가하면서 점점 높아지게 됩니다. 자동차의 알터네이터처럼 충전시 공급가능한 전류량이 배터리 용량보다 충분히 큰 경우엔 이를 벌크충전이라고 하고, 충전기용량이 제한적인 경우엔 CC(Constant Current)충전 모드로도 불립니다.

2. Absortion stage: 배터리용량의 80%까지 충전이 되면, 충전기는 14.1~14.6V의 특정 전압으로 고정되어(CV: Constant Voltage) 배터리로 입력되는 전류량이 1A 미만 정도가 되어 만충될 때까지 충전합니다. 이 모드가 필요한 이유는, 방전되어 극판이 노출되어 극판 부식으로 황화물이 부착되어 배터리 성능이 낮아지는 것을 막기 위함입니다.
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표: CC, CV 모드에서의 충전 전압. 배터리 손상을 막기 위해서는 온도에 따라 충전전압을 달리해야 합니다. 겨울철 자동차의 알터네이터 전압이 여름철보다 높게 유지되는 이유이며, 이렇게 안하면, 여름철 배터리 손상이 가속화 됩니다.

3. Float charging: Pb배터리는 항상 충전을 해 주며 사용하는 것이 수명을 최대로 들릴 수 있는 방법이지만, 1~2단계로 배터리가 100%충전이 된 후에도 계속 14V 이상의 전압을 공급하면, 과충전으로 Sulphation이 진행되게 되어 또 수명이 짧아지게 됩니다. 그래서 전압을 만충전압보다 약간만 높게 완속충전모드를 계속 유지하는데, 이를 Float charging 또는 Trickle charging 이라고 합니다.
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표: Float charging도 온도에 따라 전압을 달리 합니다. 온도가 높아질수록 가스발생이 더 쉽기 때문에, 전압을 더 낮추어 줍니다.

실질적으로 SLA배터리는 위의 3단계로 충전하여 주는 것이 가장 좋은데, 결과적으로 전압을 높이면, 빠르게 충전되지만, 배터리 손상 가망성이 높아지고, 충전전압을 낮추면, 배터리 손상 가망성은 낮아지지만, 충전속도가 느려지게 되는 숙명?을 타고났다고 보시면 됩니다. 때문에, 충전기, 자동차 알터네이터 제조사마다 서로 조금씩 다른 충전 전압을 세팅하게 되며, 대체로 SLA배터리는 Flooded 배터리보다 배터리 손상확률이 높기에 좀 더 낮은 전압값으로 세팅을 합니다.

또한 이렇게 이상적인 충전을 위한 공식은 정해져 있으나, 온도 측정 위치, 자동차 시스템에서의 전류량 측정 위치, 충전status의 변환을 하기 위한 방법의 차이, 알터네이터의 제어방식 등에 따라 차량마다 조금씩 다른 특성을 보입니다.

차량의 알터네이터에 따른 충전방식의 차이와 보조배터리를 장착했을때의 영향 등에 대해서는 다음 포스팅에서 올리겠습니다.

미국산 LiFePO4 자동차 시동용 배터리 시험 – 분석기


자동차 시동용 배터리란?
자동차에 탑재되는 12V 납산 배터리를 보통 “시동용 배터리” 또는 auto starter SLA(Seald leadacid) battery 라고 부릅니다.

자동차 시동용 12V SLA 배터리의 요구되는 성능과 기능은 다음과 같습니다.
요구사항: 엔진 시동을 걸때 초기 전력 공급
=> 요구사항은 이게 다입니다. 시도을 건 이후에는 배터리 대신 엔진힘으로 돌아가는 발전기(Alternator)가 필요한 전력을 공급하기 때문입니다. 그러므로 자동차 시동용 배터리는 어떤 상황에서라도 시동만 걸 수 있다면, 제 역할을 다한 것입니다.
요구성능: 3초 이내로 200~300A 의 고전력 방전이 가능할 것
=> 엔진 시동을 걸기 위해서는 시동을 거는 2~3초의 짧은 시간 동안 200~300Amp.의 굉장히 많은 전력이 필요합니다.

이러한 요구사항을 만족시키기 위해서, 보통의 승용차에는 60~90A 급의 SLA배터리가 장착되어 있습니다.

지난번 캠핑카용 리튬인산철 배터리 테스트시 자동차용 SLA배터리를 대체할 수 있는 용도의 시동용 배터리 구입사진을 올렸었습니다.
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미국 Voltphreaks 사의 제품입니다. 미국 현지 판매가격 $1200 정도.. GT스포츠카용 튜닝아이템으로 소개되고 있습니다. BMW M3 같은 차종에 가장 많이 사용되나보네요.

제조사에서 얘기하는 이 제품의 Features 는 다음과 같습니다.
. Fit for most 6-cylinder engines,(Exige, most M3s and Porsches*) => 4~6기통 개솔린 엔진과 4기통 디젤 엔진에의 사용에 적합
. Weight, much lighter than a comparable lead-acid battery. => 기존 배터리에 대비한 가장 큰 장점. 15~20kg 정도의 무게 감량이 가능.
. Can be mounted in any orientation. => SLA배터리와 달리 배터리 내부에 액체가 없으므로 배터리를 뒤집어 설치해도 됩니다.
. Can be “deep cycled”, meaning fully discharged without damage to the battery, while being protected from over-discharged (for example, to 6 volts, etc). Because over-discharge can cause damage, has LVC (see below). => SLA배터리와 달리 방전보호회로가 장착되어 있어 딥사이클 방전 사용을 해도 배터리에 대미지를 입지 않습니다.
4. Has an LVC (low voltage cutoff) to prevent overdischarge. This turns off the battery before it is over-discharged to prevent damage to the battery. It can also allow you to still start your car in case the car is parked for an extremely long period (ex: 3+ weeks, etc) => 배터리 보호회로의 내장으로 방전손상에 보호되며, 3주 이상 시동을 안걸어 자연방전되더라도 다시 시동을 걸 수 있습니다.
5. Has full fault protection circuitry to protect your battery, preventing damage from overcharge and other faults. => 배터리에 손상을 줄 수 있는 여러가지 경우에 대비한 보호회로가 내장되어 있습니다.
6. Maintains higher voltage and charges more efficiently, less load on the alternator and more efficienct than a lead-acid. => 보다 빨리 충전되고 보다 높은 전압의 전력을 제공하며, 충전시에도 보다 적은 전력을 소모하는 등 SLA배터리에 비해 매우 효율적입니다.
7. Circuitry allows charging/discharging at high rates, compatible with car alternators (we are aware of only one possible incompatibility). => 매우 높은 충/방전 rate를 가지고 있어 차량엔진 시동이 가능합니다. (아직까지는, 포르쉐 GT2 만 호환성에 문제가 있습니다)
8. Remote on/off capable with optional harness, allowing battery to be turned off and turned on remotely (can be used in lieu of a battery disconnect switch if allowed). => 옵션 하네스로 배터리를 스위치로 켜거나 끌 수 있습니다.
9. True physical disconnect of battery via relay switch when battery is off. This allows battery to be used in parallel, multi-battery applications, and allows use of the remote pushbutton harness in lieu of an emergency disconnect. => 배터리 스위치를 Off 하는 것은 물리적으로 완전히 회로와 차단시키는 것입니다.
10. Circuitry designed in-house, and tested, proven, and continuously improved for over 4 years (many competitors outsource the circuit, or even leave out the management circuitry completely). => 4년 이상의 연구와 인하우스 회로개발 능력을 갖추고 있습니다.
11. Designed and manufactured in the USA. This gives complete control over design and manufacturing. => 개발, 생산 모두 미국 제조제품입니다.

LiFePO4 배터리를 자동차 메인 배터리로 적용시키기 위한 시제품은 이미 3~4개 가지고 있는데 이 제품을 추가로 구입한 이유는, 다름아닌 “보호회로” 때문이었습니다.

통상 리튬전지류는 납산배터리와 달리 고가여서 방전되었을 경우 손해가 클 수 있고, 리튬코발트전지의 경우엔 방전시 화재위험성도 있기 때문에 BMS라고 하는 과방전과 과충전을 막아주는 보호회로가 장착되어 있습니다. 그런데, 자동차 시동 용도의 배터리를 위한 BMS는 통상 100~500A 정도의 매우 큰 전류를 다룰 수 있는 회로여야 하기 때문에 시장에는 100A 이상의 BMS회로가 없습니다.

그래서 제가 제작하거나 입수한 자동차용 LiFePO4 배터리도 모두 BMS가 없는 제품들로서 과방전시(8V 미만) 배터리가 손상될 수 있습니다.

그런데, 이 Voltphreaks 사의 배터리는 최대 700A의 고방전이 가능하면서도 배터리 보호회로가 장착되어 있다고 강조하고 있습니다.
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배터리 스팩: 공칭용량 25Ah, CA(Cranking Amp) 700A, CCA(Cold Cranking Amp)310A 사양.(홈페이지엔 23Ah로 표기) 이정도의 사양은 일반 SLA배터리로 80~90A 급, 자동차용 고성능 납산배터리인 옵티마 배터리로 60A 급의 배터리와 비슷한 스팩인데, 무게는 5.25lbs 로서 1/8 정도밖에 되지 않습니다. 대단한 스팩이죠. 게다가 단돈? 150만원으로 차량 엔진룸의 무게를 15kg 정도 절감시킬 수가 있겠군용.. 15kg 무게 절감을 위한 비용치고는 저렴한 편이네요.. 이정도 무게를 절감하려면, 본넷 후드를 카본으로 교체하는 정도? 이러러면 몇백만원 들어가겠죠?

그런데, *주석이 달려있네요. 위 스팩은 납산배터리 용량으로 환산한 스팩이라는 설명이군용.

이런 설명이 필요햇던 이유는 뒤에 밝혀집니다.

자, 이제 도대체 BMS를 어떻게 만들었을까? 하는 궁금증을 풀기 위해 배터리의 개복수술을 통해 속을 까봅니다.
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어라?
아… 역시… 세상에 요술은 없군요… 내가 못하는거면, 남도 못하는 것이고요…

그래도 개복수술을 통해 3가지를 알게 되었습니다.
1. 이 미국산 제품에 사용된 배터리셀은 A123 시스템의 2.3A용량 LiFePO4 셀 20개가 사용되었네요. 배터리셀을 포함한 총 생산원가는 40만원을 넘지 못하겠네요. 그리고, 사용된 셀의 스팩으로 볼 때 이 배터리는 최대 345A 까지 방전시킬 수 있고, 순간적(5초미만)으로는 575A까지 방전시킬 수 있습니다. 그런데 스팩상엔 700A 라고 표시되어 있군용.. 조금 허풍이 들어간 듯.
2. 보호회로: 보호회로가 있긴 있으나, 생각보다 허접하군요. 100A급으로 보여지는 산업용 릴레이를 개조하고 잘라내고 테이핑하여 배터리 케이싱에 넣었네용. 이 보호회로가 300A 이상의 전류를 감당할 수 있을까? 좀 더 테스트해 보아야 할 것 같습니다.
3. 총 용량에 대한 트릭.. => 본 제품의 스팩에는 배터리용량이 23A 라고 되어 있습니다. 그런데, 어? 제품을 까서 사용된 배터리셀의 용량을 계산해 보니, 11.5A 밖에 안되네요.. 딱 50%.. 미국회사가 사기를 첬을까요?

아하.. 그래서 스팩아래에 주석으로 “lead-acid equivalent rating”라고 했던 것이군요..
애초에 납산배터리와 리튬인산철 배터리의 공칭용량은 측정방법이 달라 직접 비교가 어렵습니다. 그래서, 이 회사는 리튬인산철 배터리를 납산배터리의 테스팅방법(BCI 테스팅)으로 임의 테스트를 하여 “납산배터리 환산 용량”으로 용량을 표시했네요.

가령, 12V 납산배터리는 완충 후 공칭용량의 50%이상(12.1V미만 전압강하) 방전되면 배터리의 손상이 갑니다. 하지만 12.8V 리튬인산철 배터리는 12.1V 미만까지 방전되어도 배터리의 손상이 가지 않습니다. 그런 면에서 리튬인산철 배터리는 실 사용 가능 용량이 납산배터리의 2배라고 볼 수도 있는 것이고, 그래서 “납산배터리 환산용량”표시로서 리튬인산철 실용량의 2배로 용량을 표기한 것으로 보여집니다.

이 미국 제품의 벤치마킹을 통해 다음과 같은 배움이 있었습니다.
. LiFePO4 배터리로 Continues Discharge Rate 350A 급의 사양이면, SLA 배터리의 CA로 환산시 700A 급이라고 봐도 된다.
. LiFePO4 배터리로 방전능력 300A 이상 급의 사양이면, 4000cc 미만 개솔린 6기통과 2500cc 미만 디젤 4기통 차량의 시동용 배터리로 충분하다.
. 전기회로에서의 요술은 없다. 이 비싼 미국산 제품도 보호회로를 릴레이와 콘트롤보드로 구성했다.

마지막으로, 아래는 PORSHE 911 GT2 이상급에서 옵션으로 장착할 수 잇는 포르쉐 순정 LiFePO4 시동용 배터리 입니다. 가격이 무려 2500유로로 우리돈으로 400만원 정도 하네요. 그럼에도 불구하고 이런 옵션과 가격이 있는 이유는, 이 옵션의 적용으로 경감되는 약 20kg의 무게 경량화를 다른 방법으로 달성하려고 해도 1kg 당 20만원 이상의 비용이 소요되기 때문이겠지요..
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포르쉐는 배터리를 만들어도 이렇게 아름다운 모양으로 만드는군용~