티스토리 뷰

 2015년 1월호 자전거생활 원고

 

제목

전기자전거 배터리 관리

 

부제목 
전기자전거의 수명을 늘이자

 

머리글

자전거 생활 2013 5월호에 배터리 관리를 주제로 이미 글을 쓴 바가 있다. 그 동안 당시의 부족했던 연재 내용에 대해 아쉬웠던 점이 많았는데 이번 호에서는 좀더 정리된 정보로 배터리를 다루고자 한다. 단순하게 배터리 수명에 악영향을 미치는 습관과 배터리 수명을 늘여주는 습관으로 구분해보고자 한다. 전기자전거 배터리는 전기자전거에서 가장 비싼 부품이지만, 아쉽게도 소모품이다. 수명이 다 하면 바꿔줘야 하는 부품이지만, 어떻게 사용하느냐에 따라 아주 오래 사용할 수도 있다. 그 간단한 방법에 대해 알아보자

 

 

리튬이온 배터리의 수명 

최근 시판되고 있는 전기자전거는 거의 대부분 리튬계열 배터리이다. 이번 연재에서는 리튬이온, 리튬폴리머, 리튬인산철 배터리를 기준으로 설명하고자 한다. 리튬계열뿐만 아니라 대부분의 배터리에도 적용되는 이야기이다. 리튬이온 전지는 완전 충전과 완전 방전을 기준으로 600~800번까지는 사용할 수 있으므로 1회 이용거리를 50km로 잡았을 때 이론적으로 30,000~40,000km를 주행할 수 있다. 매일 출퇴근을 한다고 해도 2~3년은 큰 성능의 저하 없이 사용할 수 있도록 설계되어 있다. 800번이 넘고 40,000km를 더 달렸더라도 배터리가 그 기능을 완전히 상실하는 것은 아니고 새제품 대비 주행거리가 체감할 수 있을 정도로 줄어드는 것이므로 그 점을 감안하고 탄다면 계속해서 사용하는 것도 가능하다그러나 사용자가 어떻게 사용하고 관리하느냐에 따라 총주행가능 거리는 크게 달라질 수 있다. 더 오래 사용할 수도 있지만, 잘못 사용하면 예상치 못하게 빨리 배터리를 교체해야 할지도 모른다

 

 

삼성 SDI의 배터리와 18650 배터리셀

소형 2차전지 시장에서 세계시장 점유율 1위를 자랑하고 있는 삼성 SDI의 배터리셀이다. 사진에서는 18650 리튬이온셀 65개를 직렬과 병렬로 연결한 배터리 내부를 보여주고 있다. 2013년 유로바이크 삼성 SDI 전시부스를 촬영한 것으로 전기자전거 배터리 안에는 이와 같이 작은 셀들이 수십개 연결되어 있다. 

 

 

전기자동차 테슬라 배터리에 사용된 18650 배터리셀 

고성능 전기자동차로 유명한 테슬라 모델 S 한대에는 18650 리튬이온 배터리가 6,000개가 넘게 들어있다. 이것으로 한번 충전에 400 킬로미터 이상을 달릴 수 있다. 18650셀(Cell)은 원통형의 2차전지로 지름이 18mm이고 길이가 65mm여서 18650이라 부른다. 일반적인 전기자전거 배터리에는 18650셀이 40~65개까지 다양하게 구성되어 있다. 18650셀은 노트북이나 전동공구 등에도 사용된다. 

출처. www.teslamotors.com

 

 

전기자전거의 주행가능 거리 

완전히 충전한 후에 전기의 힘으로 달릴 수 있는 거리는 모델별로 제각각이다. 제조사가 주장하는 주행가능 거리가 있으나 라이더들이 생각보다 배터리의 힘으로 갈 수 있는 거리가 짧다는 점에 대해 실망하는 일이 많다. 이는 자동차의 연비처럼 공인기준이 없기 때문이다. 라이더의 체중과 도로의 경사, 노면의 상태, 온도, 풍향, 풍속, 타이어 공기압 등에 따라 달라질 수 밖에 없는 것이 주행가능 거리이다

특히 근력이 좋은 라이더들이 실망하는 일이 많다. 필자도 로드바이크를 자주 애용할 때에는 한번에 왕복 100km 이상을 주행하곤 했다. 자신의 체력만으로 장거리를 달릴 수 있는 있는 라이더에게 30~60km 정도밖에 달리지 못하는 전기자전거의 주행가능거리는 성에 차지 않을 수도 있다. 그러나 땀 흘리지 않고 쾌적하게 이동하고자 하는 사람, 무거운 짐을 싣고 이동하고자 하는 라이더, 매일 반복적으로 같은 거리를 이동해야 하는 사람, 자전거로 충분한 훈련이 되어 있지 않은 사람에게는 전기자전거의 이동성은 아주 만족스러운 선택이 될 수 있다.   

 

 

전기자전거 배터리의 최대 주행거리를 테스트하지 말자 

전기자전거를 처음 구입하면 내 전기자전거의 최대 주행거리가 궁금해진다. 그래서 완전히 충전을 한 뒤 전기의 힘으로 얼마나 갈 수 있는지 방전이 될 때까지 끝까지 달려보는 사용자들이 많다. 이렇게 완충 후 방전이 될 때까지 달리면서 최대 주행거리를 자주 체크하는 행동은 배터리를 손상시킨다. 배터리의 수명을 짧게 만드는 지름길이다

2차 전지라고 부르는 전기자전거 배터리는 충전과 방전을 수백 번 반복할 수 있는 장치다. 충전이라는 과정을 통해 전기를 저장하고 방전을 통해 전기를 사용할 수 있게 만들었다. 이것이 가능한 이유는 그 안에 화학물질이 들어있어서 가역반응 통해 전기를 저장하고 사용하게 되어있는 것이다. 그런데 이 반응을 가혹하게 하면 이 화학물질의 가변적 속성들이 사라지면서 둔해지기 마련이다. 그러므로 내 전기자전거의 최대 주행거리를 알아보겠다고 방전이 될 때까지 라이딩하는 것은 배터리 수명을 짧게 하는 지름길이다. 물론 불가피하게 방전이 될 때까지 타게 되는 상황도 발생한다. 그런 불가피한 상황이 아니라면 배터리를 끝까지 사용하지 말고 충전의 기회가 생기면 바로 충전을 하자

2010 7월 엑스트라에너지(ExtraEnergy)의 간행물에 따르면 독일의 한 TV 뉴스 프로그램의 편집자가 전기자전거 배터리를 완전히 충전한 후 얼마나 주행할 수 있는지 지속적으로 테스트한 후에 주행가능거리가 급격하게 줄어드는 내용을 보도한 적이 있다고 한다. 중간중간에 충전할 수 있는 기회가 있음에도 충전하지 않고 방전이 될 때까지 타면서 배터리의 내구성에 대해 의문을 가지게 끔하는 내용이다. 이러한 내용은 독자의 관심을 끌기에는 충분할지 몰라도 소비자가 현명하게 자신의 제품을 사용하는데 있어서는 올바른 방향을 제시해주지 못한다. 배터리 사용법에 대해서는 잘못 알려진 상식들이 아직도 많이 통용되고 있다

 

 

올바른 배터리 사용법을 설명하고 있는 엑스트라에너지 간행물

2010년 7월에 발행된 엑스트라에너지에는 올바른 배터리 사용법이 설명되어 있다. 이슈닷컴(Issuu.com)에서 '엑스트라에너지(ExtraEnergy)'로 검색하면 누구나 볼 수 있다.

 

 

배터리는 자주 충전하자 

전기자전거를 라이딩한 후에는 배터리를 충전하자. 짧은 거리든 먼 거리든 달리고 난 후에 충전하는 습관을 가지면 배터리를 남들보다 더 오래 사용할 수 있다. 예를 들어 전기자전거로 출근했다면 배터리를 사무실에서 충전하는 것이다. 콘센트만 보이면 충전의 기회로 삼아 충전을 하는 것이 좋다. 필자와 같이 배터리를 분리하지 못하는 아이폰 사용자들은 충전 케이블을 함께 들고 다니면서 USB 포트만 보이면 충전을 하는 버릇이 있는데 이런 행동과 비슷하다. 전기자전거 배터리 충전을 위해서 220볼트 콘센트만 보이면 충전하기 위하여 충전기를 가지고 다닐 것인가, 아니면 충전기를 하나 더 구입해서 출근하는 사무실에 둘 것인가에 대해서는 신중하게 고민해보고 선택하면 된다

1990년대 휴대용 전자기기에 많이 사용하던 니켈카드뮴(NiCd) 전지에는 '메모리효과(Memory Effect)'가 있어서 완전히 방전하지 않고 자주 충전을 하면 배터리가 저장할 수 있는 배터리의 용량이 점점 줄어들는 현상이 있었다. 그래서 배터리 성능이 떨어졌다 싶으면 한번씩 일부러 방전을 하곤 했다. 지금은 니켈카드뮴전지가 일반적인 휴대용 전자기기에는 거의 사용되지 않으며 그 자리를 리튬이온 배터리가 차지하고 있다. 그러므로 메모리 효과에 대해서는 잊어버리고 배터리는 자주 충전하는 것이 좋겠다

 

 

보쉬 전동시스템의 배터리 충전기 

사진은 보쉬의 충전기로 800 그램의 비교적 가벼운 무게로 라이딩할 때에 휴대하기에 큰 불편이 없음을 강조한다. 1시간이면 배터리의 50%를 충전할 수 있으며 완충까지는 2시간 반이 걸린다. 충전기를 휴대하고 다니면서 틈날 때마다 배터리를 충전하는 습관을 가지면 배터리를 오래 사용할 수 있다. 

출처. www.bosch-ebike.de

 

 

오랫동안 쓰지 않을 때에는 충전하여 보관한다

출장이나 여행, 한겨울 등을 만나 한동안 전기자전거를 타지 않을 때에는 배터리만 분리해서 완전히 충전한 후에 보관하는 것이 좋다. 그리고 가능하다면 한 달에 한번 이상은 충전을 해야 하는데 수개월 사용하지 않을 때에는 배터리가 아예 깨어나지 않는 경우도 있기 때문이다. 일반적으로 보관 중에도 방전이 일어나는데 깨어나지 못할 정도로 완전히 방전이 되면 충전기를 연결해도 충전이 되지 않는다. 이것을 '배터리가 죽었다(Battery Died)'라고 표한한다. 대부분의 배터리에는 '잠자기(Sleep)' 기능이 있어서 사용하지 않을 때에는 최대한 천천히 방전되면서 깨어날 정도의 전기는 가지고 있도록 설계되어 있으나 그렇지 않은 일도 발생할 수 있으므로 장기간 사용하지 않을 때에는 주기적으로 충전을 해서 보관하는 것이 배터리에 좋다.  

 

 

딥 슬립 모드(Deep Sleep Mode)를 제공하는 바이오넥스 배터리 

바이오넥스는 완전히 충전한 후에 18개월 동안 보관해도 배터리가 완전히 죽지 않는 기술을 자랑한다. 바이오넥스는 이 기술을 딥 슬립 모드라고 부르며 충전기에 연결하는 것만으로 배터리를 깨워서 충전할 수 있다. 바이오넥스의 이러한 기능은 제품을 홍보하는데 있어서 매우 훌륭한 기능이지만, 일반적으로 사용하지 않는 배터리는 한달에 한번 이상 주기적으로 충전해서 보관하는 것이 좋다. 

출처. www.ridebionx.com

 

 

배터리는 겨울과 여름을 싫어한다

요즘 같은 한겨울에는 배터리의 성능도 떨어지고 한번 충전에 주행할 수 있는 거리도 짧아진다. 한여름도 마찬가지이다. 낮은 온도와 높은 온도 모두 배터리에는 좋지 않은 영향을 끼치므로 충전도 실내에서 하고 보관도 실내에서 하는 것이 좋다. 번거롭고 무겁더라도 전기자전거를 야외에 세워 놓을 때에는 배터리를 분리해서 실내로 가지고 들어가는 습관을 가지자

주차장 같은 실외에 220볼트 콘센트가 있더라도 영하로 떨어지는 추운 날씨라면 밖에서 충전을 하지 말고 실내로 가지고 들어가서 충전해야 한다. 추운 곳에서 충전하면 배터리의 수명이 짧아질 수 있다. 또한 한여름 직사광선이 내리쬐는 곳이나 덥고 습한 곳도 배터리에게는 좋지 못한 영향을 끼치므로 사람이 쾌적하게 느끼는 곳에서 보관하고 충전하면 된다.  

약간 과하다고 생각할 수도 있으나 요즘같이 추운 날에 전기자전거를 탈 때는 수건이나 헌옷 등으로 배터리부분을 덮어서 고정하면 주행거리도 늘어나고 배터리도 보호할 수 있는 효과가 있다. 지난 2014 유로바이크에서 세계적인 스타디자이너인 필립 스탁(Philippe Starck)은 배터리를 부드러운 털로 따뜻하게 덮는 컨셉의 전기자전거를 발표하기도 했다.  

 

 

시마노 전동시스템의 배터리 

시마도 전동시스템인 스텝스(STEPS)의 배터리는 영하 10도의 추운 날씨와 영상 50도의 무더운 날씨에서도 라이딩이 가능하다는 장점을 내세우고 있다. 일반적으로 배터리는 혹한기와 혹서기 상황에서 사용하게 되면 갖고 있는 성능을 최대한 발휘하지 못하는 면이 있다. 

출처. cycle.shimano-eu.com

 

 

배터리 부품을 부드러운 털로 덮어 디자인한 전기자전거 

눈이 많이 오는 혹한 지역에서도 탈 수 있도록 제작한 팻바이크 전기자전거다. 넓은 타이어는 눈길에서도 주행이 가능하도록 했으며 낮은 기온에 노출되지 않도록 부드러운 털로 배터리를 감싸고 있다. 프랑스 출신 디자이너 필립 스탁이 디자인했다. 

 

 

스로틀 기능은 편리하지만 배터리에겐 좋지 않다

스로틀 기능은 버튼을 누르는 것만으로도 전기자전거가 구동되는 편리한 기능이다. 페달을 밟아서 모터에 신호를 주는 방식에 비해 간편하고 힘이 안 들며 온전히 모터만 구동시키기 때문에 전기스쿠터처럼 보이기도 한다. 사람과 모터의 힘이 합쳐져서 움직이는 '하이브리드' 컨셉에는 맞지 않지만, 편리한 스로틀 기능의 매력에 빠져있는 라이더들도 많다. 최근 서울에서 전기자전거 전문샵을 운영하는 대표님과 만나 이런저런 얘기를 나누었는데 특히 우리나라의 라이더들에게 스로틀의 인기는 매우 높다고 한다

인기가 있는 기능이지만, 스로틀 기능은 배터리가 저장하고 있는 전기를 급격하게 소모한다. 방전이 되면서 화학적 변화도 당연히 급격하게 일어나기 때문에 배터리의 수명은 짧아진다. 전기자전거의 성능을 유지하면서 오래 타고 싶다면 라이더의 근력과 모터의 힘이 자연스럽게 합쳐져서 움직일 수 있도록 크랭크를 돌려주면 좋다. 편리함을 누리고자 전기자전거를 선택한 라이더라면 배터리 수명을 늘리기 위하여 스로틀을 포기하지 않을 것이다. 스로틀 또한 소비자의 선택이므로 타인이  '좋다 나쁘다'를 판단할 수는 없다스로틀 기능만 사용하려고 전기자전거를 구입한 라이더라면 크랭크를 함께 돌려주는 사용자보다 배터리의 수명이 짧아진다는 점을 미리 고려하자

 

 

전기자전거 배터리와 휴대용 전자기기의 배터리는 비슷하다

가장 먼저 권장하는 사항은 전기자전거 구입시 동봉된 제품설명서에 나오는 배터리 관리법을 읽고 설명서를 가까운 곳에 두는 것이다. 그러나 이 모든 이야기가 복잡하다면 여러분의 휴대폰 또는 스마트폰의 배터리를 관리하듯이 하면 된다. 스마트폰 제조사가 권장하는 배터리 관리법이 있으므로 그것을 따르면 된다. 각 제조사의 웹사이트는 자세하고 쉽게 그 관리방법을 설명하고 있다노트북의 배터리와도 일맥상통한다. 사용할 때 콘센트와 충전기가 있는 상황이라면 항상 충전하면서 배터리 사용기간을 늘일 수 있다. 배터리는 충전이 불가능한 상황에서 그 진가를 발휘하도록 항상 미리 충전해 두면 좋다. 필자도 5년 전에 노트북 배터리를 완전 충전시키고 완전 방전될 때까지는 충전하지 않는 방식으로 사용한 적이 있다. 비슷한 시기에 같은 모델을 구입한 회사동료들보다 배터리는 오래가지 않았으며 나중에야 잘못된 사용 습관을 가졌음을 깨달은 바 있다.

 

 

마치며 

배터리의 관리에 대해 알아보았다. 간단하지만 우리가 간과하고 있었던 점을 한두 가지만 기억하면 배터리의 성능은 급격하게 떨어지지 않는다. 배터리는 에너지를 저장하고 공급해주는 장치이므로 자동차로 보면 연료이기도 하고 엔진이기도 하다. 편안한고 즐거운 전기자전거 라이딩의 시작은 배터리에서 나오므로 잘 관리해서 장기적으로 만족스러운 경험을 갖는 분들이 많이 나왔으면 한다

 

 

 

댓글
공지사항
최근에 올라온 글
최근에 달린 댓글
Total
Today
Yesterday
링크
«   2024/05   »
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31
글 보관함