전기와 자동차 배터리
전기와 자동차 배터리
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일상에서 전기가 없다면 아무것도 할 수 없다. 자동차도 마찬가지다. 전기를 공급하는 배터리가 없으면 자동차는 움직이지 않는다. 그런데 이 배터리가 자동차에 탑재된 때가 얼마 되지 않는다는 것이다.

초창기에는 자동차에 기본적으로 있기는 했지만 적용은 되지 않았다. 그래서 헤드램프는 가스등으로 사용하고, 시동은 막대기를 돌려서 걸었고, 점화는 오일버너를 이용했고, 경음기는 공기주머니를 사용했다. 지금처럼 자동차용 라디오가 없었던 때여서 자동차에 마땅히 전기가 필요치 않았다.

그러다가 1911년 미국 캐딜락이 전기로 시동을 거는 셀프스타터를 발명하면서 배터리가 필요하게 돼. 이때부터 전기를 사용하는 장치가 하나둘씩 늘어서 휘발유를 태울 때 점화 플러그를 이용하게 된 것이고, 또 헤드라이트도 전기로 바뀌고, 경음기도 전기를 사용할 수 있게 된 것이다.

그런데 전기라는 것은 아주 오래 전부터인 기원경 600년경 희랍 철학자였던 탈레스가 어느 날 탁상 위에 있던 보석인 호박을 무심코 문지르다 옆에 있던 천과 털조각이 달라 붙는 것을 보고, 이른바 정전기라는 것을 연구하기 시작했다.

본격적인 연구는 1700년대 중반 미국의 과학자이자 정가였던 벤자민프랭클린 대통령이 어느 날 번개를 보고 전기는 음극과 양극이 있음을 발견하면서 1769년 이탈리아 물리학자 알렉산드로볼타가 처음으로 축전지를 개발하게 됐다. 나중에 볼타 전지로 명명하게 된다.

그러다 인류가 전기를 사용하게 된 것은 1931년 영국의 화학자 패러디가 발전기를 발명하면서부터 1859년에 패러디의 발전기를 이용해 프랑스 가스통 볼란테가 처음으로 납과 황산을 이용한 배터리를 만들게 됐다. 따라서 1910년 자동차용 배터리는 건전지식이어서 800Km 정도 달리면 새것으로 교체하는 1회용이였다. 지금이야 통상 3년 정도 사용된다.

최근에는 배터리가 중요해져서 배터리 전쟁이 벌어지고 있다. 화석연료 사용량을 줄여보고자 전기로 자동차를 구동하게 되면서 배터리의 중요성이 부각되는 중이다. 쉽게 보면 하이브리드 자동차도 배터리가 필수이고, 수소연료전지자동차도 마찬가지다. 최근 국내에서도 일반도로 주행을 허용해야 한다고 목소리가 높아지고 있는 전기차도 관건은 이 배터리다.

그렇다면 구체적으로 배터리의 어떤 부분이 경쟁이 되는 것이지 궁금할 것이다. 현재 자동차에 일반적으로 사용하는 배터리는 12볼트(V)다. 그러나 자동차에서 사용하는 전기는 여러 분야가 있지만 기본적으로 많이 전기를 필요로 하는 것은 아니다. 그래서 12V 배터리로도 충분하다. 하지만 전기로 자동차를 구동하려면 상당한 양의 전력이 필요하다. 자동차의 무게가 있기 때문이다. 그래서 전압을 높여야 하는데, 그러자면 배터리의 크기가 커져 자동차에 탑재하기가 어렵게 된다.

최근 배터리가 좋아지기는 했지만 순수한 자동차 배터리는 여전히 값이 비싸다. 일례로 마을버스도 전기로 가게 할 수 있는데, 배터리 가격만 3,000만원이 넘는 게 문제다. 더불어 수명도 관건이다. 배터리는 계속 충전과 방전을 반복하는데, 오랜 기간 자주 충/방전이 되면 충전량이 적어지게 된다. 그래서 하이브리드 자동차 등에 사용되는 배터리의 경우 교체주기가 10년 정도 된다. 이것도 실제 자동차의 수명에 비해 짧아서 현재 20년, 나아가 30년간 사용이 가능한 배터리의 상용화에 노력 중이다.

그런데 배터리를 충전을 할 때 자동차 엔진으로 구동할 때 엔진회전에 의해 모터가 돌아가 이 배터리를 충전하고, 또 퓨얼컷 등의 기능을 이용할 때 바퀴가 구동하면서 충전된다. 이런 하이브리드 방식은 효율이 낮다고 판단해 아예 전기 플로그를 꽂아 배터리를 충전시키는 차가 바로 플러그 인 하이브리드다. 하지만 충전을 해서 사용하면 방전도 되는 법이다.

자동차는 배터리가 방전되면 시동이 걸리지도 않는데, 엔진이 돌아가면 다시 충전이 되는 이유가 있다. 이는 일단 엔진이 돌아가게 되면 알터네이터라고 하는 발전기가 함께 가동된다. 따라서 엔진이 정지하지 않으면 전기는 계속 배터리에 충전되는 방식이다. 따라서 방전된 후 시동을 걸었을 때는 한 동안 엔진을 계속 가동시켜야 하는 것이다.

사실 요즘 배터리 가격도 비싸다. 이를 오래 사용할 수 방법도 있다. 만약 차를 오랜 시간 타지 않는다면 배터리 단지를 빼두는 게 요령이다. 주차를 해놓았다 해도 시계 등을 위한 미소전류가 흐르기 때문에 방전은 계속 일어난다. 또한, 배터리 수명을 가장 단축시키는 게 바로 앞서 언급한 알터네이터다. 발전기가 고장났지만 배터리 전기로 자동차가 주행하기에 잘 모르는 경우가 많다. 따라서, 자동차 정비를 받을 때 종종 점검 받는 것도 좋은 예이다.
 


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