AGM 배터리가 개발된 궁극적인 이유

안녕하세요~! 쮜범이입니다 ^_^

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오늘의 주제 : AGM 배터리가 개발된 궁극적인 이유

 

목차

 

1. 일반 배터리에 대한 이해

2. AGM 배터리가 개발된 이유

3. AGM 배터리가 무엇인가?

4. 배터리의 중요 사항

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1. 일반 배터리에 대한 이해

배터리는 초기에 시동을 걸기 위한 전원으로 필요하며 시동을 걸고 난 이후에는 각종 부품과 여러 가지 제어 시스템의 전원으로 작동한다. 그렇기 때문에 엔진 뿐만 아니라 자동차 전체적인 부분에서 아주 중요한 역할을 하는 부품이다.

배터리 구조는 플라스틱제의 용기 안에 플러스(+), 마이너스(-)의 극판을 배치하여 전해액(묽은 황산)에 침전시킨 셀(Cell)이라는 것을 조합시켜 이루저여 있다. 한 개의 셀로 약2.1V의 전압을 발생시키므로 승용차용의 12V(실제로 12.6V) 배터리의 경우 6조의 셀을 직렬로 연결하고 양 끝에 단자가 설치되어 있는 구조를 가지고 있다.

 

플러스 극판에는 납 합금의 기판에 과산화납이, 마이너스 극판에는 납이 각각 전해액에 용해되기 쉽도록 스펀지 모양으로 가공하여 메우고 있다. 플러스와 마이너스 단자가 전기회로를 사이에 두고 연결되면 과산화납과 납이 유산과 화학반응을 일으켜 함께 유산납으로 변화되고 전해액 속에는 물이 증가하게 된다.

이런 현상을 방전이라고 표현하는데, 방전이 길게 지속되면 전해액을 물에 가까워져 더 이상은 전기를 발생하는 것 자체가 불가능해진다. 배터리 방전량의 경우 전해액의 농도를 확인하면 체크할 수 있다. 전해액의 농도는 비중 표시계에서 확인할 수 있는데 배터리 상단에 보면 유리 액정에 색깔로 표시된다.

반대로 알터네이터에 발전된 전기를 생산하여 배터리로 공급하면 방전에 의해 형성된 유산납이 각각 원래 과산화납과 납으로 복원되어 전해액 속에 유산이 증가하게 된다. 이것은 방전의 반대말로 충전이라고 한다.

 

충전되는 과정에서 전해액 중의 물은 전기분해 되어 양극에 산소 가스, 음극에 수소 가스가 발생한다. 배터리를 사용하고 있으면 전해액이 점점 감소하기 때문에 이를 위해 배터리액(전해액) 보충을 해야 한다.

과거에 사용하던 배터리는 이런 식으로 별도의 배터리액(전해액)충전을 통해 배터리를 사용해야했다. 그러나 시간이 지나면서 이는 보완이 됐다. 우리가 일반적으로 알고 있는 표준형 배터리는 MF(Maintenance Free Battery)라고 칭하며 별도의 관리 없이 사용할 수 있는 배터리를 의미한다.

MF(Maintenance Free Battery) 배터리는 충전할 때 전해액이 전기 분해와 자연방전을 어렵게 하여 물의 보충과 충전의 수고를 적게 혹은 없도록 업그레이드된 배터리다.

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2. AGM 배터리가 개발된 이유

세월이 흐를수록 자동차에는 어마어마한 기능들이 추가되고 있다. 전장부품의 비중은 예전에 비해 훨씬 높아졌으며 예전과 같은 수준의 배터리를 사용하면 한계가 있을 수 밖에 없다.

▶유압식 파워스티어링이 전기 모터를 사용하는 스티어링 기어로 변경됨.
▶스로틀과 가속페달이 와이어로 연결된 기계적 작동 방식이 전자식 디지털 스로틀 바디와 엑셀레이터로 변경됨.

지금 사람이 살고있는 지구는 환경 오염과 점점 높아지는 온도로 인해 극심한 고통을 겪고 있다. 이를 방지하기 위해 전세계에서는 모든 분야에 엄격한 환경 규제를 가하고 있다. 자동차도 결국 이를 피할 수는 없었다. 연료를 연소하면서 생기는 각종 오염 물질이 환경 오염의 원인으로 꼽히고 있기 때문에 배출가스 규제도 더불어 엄격해지고 있다.

그래서 첫 번째로 적용시킨 시스템이 바로 ISG(Idle Stop & GO) 스탑앤고다. 스탑앤고 시스템은 신호 대기와 같이 잠시 정차하는 상황에서 공회전을 강제로 막기 위해 시동을 OFF하는 기능이다. 이로 얻는 효과는 불피요한 배기가스를 방지하며 이와 함께 엔진 작동 시간을 줄여 연비를 높여준다는 점이다.

스탑앤고 시스템이 주는 긍정적인 효과도 있지만 결국 자동차 매커니즘에 있어서 어느 한쪽이 유독 열심히 일을 해야한다는 점이 있다. 시동을 강제로 컨트롤하면서 시동 ON/OFF가 빈번하게 발생하면 2가지 부품이 엄청나게 일을 하게 된다. 첫 번째로 스타트 모터가 꺼진 엔진을 작동시키기 위해 열심히 돌려줘야한다. 두 번째 열심히 일한 스타트 모터에 수시로 전력을 공급해야 한다.

결국 열심히 일한 이 두가지 부품이 소모 속도도 빨라지고 부하를 가장 많이 받기 때문에 내구성에 대한 개발도 필요할 수 밖에 없다. 앞으로 환경 규제는 더욱 엄격해질 것이고 모든 자동차에는 스탑앤고 시스템이 폭 넓게 적용될 전망이다. 그러므로 배터리와 스타트 모터의 성능, 기능, 내구성 모두 감당이 가능한 효율적인 제작을 하는 게 과제다.

시간이 지날수록 시대가 변화하고 신기술이 탑재된 여러 모델들이 나오면서 배터리의 중요성은 항상 강조되어 왔다. 전세계에 자동차 관련 기업들은 치열한 경쟁속에 앞다퉈 수명이 길며 좀 더 영구적으로 전기를 축적할 수 있는 배터리 개발에 박차를 가하고 있다.

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3. AGM 배터리가 무엇인가?

AGM 배터리는 'Absorbent Glass Material'의 약어로 사용된다. AGM 내부에는 유리 섬유 매트(Absorptive Glass Mat)가 장착된다. 결론부터 말하자면 극판 사이에 매트가 들어가 있는 형태로 유리 섬유 매트에 전해액을 흡수시켜 전해액의 유동을 방지한 배터리다.

AGM 배터리는 전해액 주입구나 통기구 대신 일방형 밸브(One Way Vlave)를 사용하는 VR(Valve Regulated)전지다. 이런 구조는 충전 중 발생한 가스가 외부로 빠져나가지 못하고 방전중에 재 결합하여 전해액으로 다시 돌아가는 특성을 가진다.

또한 외기가 전지 내부의 화학 반응에 참여할 수 없게 되므로 전지 내부에 불순물이 생기지 않는다. 디젤 차량중에서도 유독 진동이 크게 발생하는 차량들이 있는데 이때 심한 진동으로 불순물에 의한 극판 단락 현상(쇼트)으로 생기는 배터리의 손상을 최소화 할 수 있다.

가장 중요한 점은 외부로 부터오는 압력, 충격이 발생하여 파손이 발생하더라도 전해액이 흘러내리지 않기 때문에 사고 발생시 2차 피해를 줄일 수 있다. AGM 배터리의 대표적인 제품으로는 옵티마(OPTIMA) 배터리가 있으며 한 층더 진보한 AGM 배터리로 꼽히고 있다.

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4. 배터리의 중요 사항

1. 배터리는 화학 반응에 의해 전력을 얻는 부품이다. 이 때문에 온도가 높아지면 반응이 활발해지는 특성을 가진다. 온도가 높아지면 전기 용량이 증가하고, 반대로 온도가 낮아지면 전기 용량이 감소한다.

2. 표준형 배터리는 -10℃ 이하에서는 급속하게 시동능력이 저하된다. 이로 인해 추운 지방에서는 -30℃, -40℃에서도 버틸 수 있게끔 고성능 배터리를 장착하기도 한다.

 

여기에서 배터리의 중요 사항들을 가장 만족시키는 배터리가 바로 AGM 배터리다. 

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