해피마린입니다.
오늘은 모처럼 주말에 글을 하나 적어볼 여유가 생겼습니다.
트롤링 모터를 수리하고 있는 저로서는 전부터 언급했었던 전원부에 대한 이야기를 한번 해 봐야겠다 생각했습니다.
모든 일에 정답이야 있겠습니까마는 한번쯤 생각해 보고 피할 수 있는 위험은 가급적 피해갈 수 있게끔 설계하시는데
도움이 되셨으면 합니다. 존칭 생략하겠습니다.
1. 트롤링모터의 전원..
트롤링모터야 여러가지가 있었지만 적어도 국내에 트롤링모터가 도입될 초창기에는 부착하는 보트의 규모가
작았기 때문에 12V 55파운드가 주종이었고 이 당시에는 자연스럽게 보트 자체 전원시스템인 12V와 같이
물려쓰는 것이 일반적었다. 별도로 배터리를 증설해서 사용하는 경우에도 가볍던 무겁던 배터리가 하나였기
때문에 별도로 충전해서 다니는 것에 큰 거부감이 없었던 시절이었다.
문제는 수년전부터 배들이 커지고 트롤링모터의 규모도 커지면서 24V 36V 모델이 등장하고 자동 사출모델인
울테라가 24V부터 나오게 되면서 12V 배터리를 복수로 써야 하는 지경에 이르면서 시작되었다.
2. 파워뱅크의 등장..
파워뱅크 혹은 파워팩은 동 시기에 크게 성장했던 캠핑과 함께 전기를 휴대햐야 하는 수요가 폭발적으로 늘어나면서
리튬이온 혹은 리튬인산철 배터리를 휴대하기 좋게 만든 파워뱅크 보급이 크게 늘어나기 시작했다.
개인적인 생각이지만 사용자들의 8할 이상은 이와 같은 제품을 쓰고 있을 걸로 생각한다. 상대적으로 작고 가볍고
충전이 쉽고 무게야 어쨌던 옮기고 충전하는 일이 한번에 끝날 수 있으니 말이다.
다만..
파워뱅크는 일반 납축전지 기반의 12v와 달리 전압이 높은 편이다. 보통 12V 납축전지를 완충시키면
뱉리 상태에 따라 다르지면 보통 12.7 ~ 13.5 사이에서 완충전압이 형성되는데 리튬계열배터리는 14볼트가
넘어가게 된다. 해서 배터리 팩을 만들어 놓으면 납축전지 세트대비 약 2V가 높게 완충전압이 나오는게 일반적이다.
( 배터리에 대한 자세한 설명은 여기서 할 수 없어 생략하고 결과치만 이야기한다.. )
여기에 방전측성이 달라 방전시 ( 부하를 걸었을 때.. 전기를 쓸 때 ) 납축전지 대비 전압이 잘 떨어지지 않는다..
요는 전기를 쓸 떄도 높은 전압을 유지한다는 것이다.
3. 민코타 제품과의 문제
언젠가 이야기했듯 민코타 역시 이러한 문제를 진작에 인지하고 구입시 동봉되어있는 메뉴얼에 납축전지 사용을
권하고 있다. 요는 납축전지에 맞추어 나온 제품으로 리튬계열 배터리를 쓸 경우 85%이상의 부하로 오랜 시간을
사용할 경우 기기에 돌이킬 수 없는 손상을 불러올 수 있다는 애매한 문구가 들어가 있다..
물론 사람마다 결과치는 다르겠지만 시간이 흐르면 흐를 수록 쏟아지는 높은 빈도의 메인보드 교체... 라는 결과치를
보여주었다.. 메뉴얼의 설명은 뻥이 아니었다..
보통 메인보드의 전원부가 나가게 되는데 이게 메인보드를 분해해서 문제가 되는 부품을 교체해서 살리는 수리를
할 수 없기 때문에 ( 정확히 안되는건 아니겠지만 여러모로 경제성이 나오지 않는다.. ) 결국 비싼 부품을 교체해야 한다.
하나 더 추가하자면 전원공급을 여러군데 해줘야 하는 울테라가 보드 문제가 생길 확률이 테로바보다 높게 나타난다.
( 하지만 테로바 역시 같은 문제가 생기게 된다. )
4. 딜레마...
그래서 글쓴이는 트롤링모터를 부찾해 보낼때 리튬이온을 사용한 적이 거의 없다.. 정확히 딱 1번 있었다. 나름대로
전압을 조금 내려쓰시게끔 했는데 아직까지 이상이 있었다는 연락은 없다.
아무튼 이러한 위험에 대해 사진에 늘 고지하지만 다들 충전의 문제 때문에 그럼 어떻게 하느냐... 라는 반응이었고
납축전지기반의 시스템을 어떻게 만들 수 있을까 라는 고민보다는 안되는 이유를 먼저 들어 도망가려고 하는 경우가
대부분이었다. 그러고 메인보드를 교체해야 할 일이 벌어지면 후회를 한다.. 심지어 그런 상황에서도 대안을 찾으려
하지 않는다.. 하지만 민코타는 이런 고민에 반응할 리가 없다. 쓰는 사람이 맞추어야 하는 문제인 것이다.
5. 대안의 시도..
그래서 여기에 대해 오래전 부터 어떤 대안이 있을까... 고민을 오래 해 왔고 여러가지를 시도해 왔다..
우선 충전전압을 내려쓰자는 이야기가 있었다 ( 글쓴이도 했었다.. ) 그런데 여기에도 또 문제가 있었다.
리튬계열 배터리에는 중간에 BMS가 들어가는데 충전에 대해서 어디까지 충전하고 끊어줄 것인가를
BMS에서 담당하기 떄문에 꼽아놓고 신경을 끄고 싶다면 BMS에서 그 기능을 지원해야 하는데 그런건
보지 못했다. 그런 건 사실 배터리 제작자가 제일 잘 아는데 이 제작자분들은 그런 것에 관심이 없었다.
충전기의 기능은 다른 것은 없고 말그대로 전원공급의 역할만 하는 되는데 잘 찾아보면 1V 단위로
전원을 공급할 수 있는 장치들이 있었다. 하지만 그런것을 권하거나 테스트하는 배터리 제작자를
본 적이 없다. 대개 ' 나는 그런 문제에 대한 이야기를 들어보지 못했다. 배터리 문제가 아니다.. ' 라는 반응.
물론 이 분들을 탓할 수는 없는 문제다. 그냥 좀 아쉽다.. 트롤링모터용 배터리.. 라고 내걸고
제품을 만든다면 좀 더 관심을 가져주셨으면 좋겠다.
말이 길어졌는데.. 그러다 보니 충전하는 사람이 충전기를 들여다 봐야 하거나.. 안정권에서 멈추게 되면
계산되는 %가 70%후반 ~ 80% 초반을 맴돌게 된다.. 이건 이것대로 손해보는 기분도 들고..
또 그렇다고 해서 문제를 완전히 막을 수도 없었다. 완전한 해결책도 아닌것 같고.. 그 조건을 만들어주기
어렵다는게 큰 문제인데.. 아무튼 안하는 것보다는 낮추어 쓰는게 백번 맞다고 생각한다.
이 문제에 대한 접근은 무조건 FAIL SAFE ( 안전빵... ) 이다.. 이게 아닌가벼... 하고 뭔가를 걸러내려면 결국
메인보드가 하나 터져야만 확인할 수 있기 때문에 송곳같이 정밀한 수치나 해법을 찾기는 너무 어려운 문제다..
6. 또다른 대안..
대개 이런 문제에 대한 대안을 내는 데는 몇가지 전제조건이 필요하다..
1. 버리는 것이 적어야 한다.. : 있는 것을 가급적 활용할 수 있어야 한다..
2. 간단한 구조로 구현해야 한다.. : 그래야 많은 사람이 두루 쓸 수 있다.
3. 너무 비싸지 않아야 한다.. : 너무 비싸면 의미가 없다..
처음 설치하는 분들에게는 여전히 납축전기를 쓰라고 권하지만 그전에 쓰셨던 분들에게 역시
비싸지 않은 대안을 제시할 수 있어야 그게 글쓴이 같은 사람이 해야 할 일이 아닌가 생각한다..
그래서 여러가지를 고민하다가 결론을 냈다.
일단 핵싱은 리튬배터리가 직접 기기와 연결되는 것을 막아야 하기 떄문에 이 안을 사용하려면
납축전지가 필요하다. 다만 늘 사람들이 생각하는 100A 가 아닐 뿐이다.
100A의 의 납축전지는 종류와 무관하게 너무 크고 무겁다. 여기서 모든 편견이 시작된다..
납축전지를 사용할 때 딥사이클 배터리가 아무래도 가장 적합할 것이다.. 딥사이클은 70A 부터
나오고 있고 70A의 딥사이클의 크기와 무게는 시동용 배터리 기준 80A정도라 어디에 넣고쓰는데
훨씬 낫다.. 이것도 쓰기 힘들다면 밀폐삭 산업용 배터리를 사용해도 된다. 적게는 50A선부터 사용할 수
있을 것으로 생각한다. 시동용 크랭킹 배터리만 피하면 되겠다. 24V면 두개, 36V면 세개가 필요하다..
각 배터리의 역할은 버퍼역할이긴 하지만 용량이 너무 작아지면 전압이 너무 급상승해서 충전에 문제가
생길 수 있다.
다음은 기존 리튬배터리를 충전기로 뒤바꾸는게 핵심이다. 리튬계열의 배터리는 일반적으로 납축전지
대비 전압이 높기 때문에 훌륭한 충전기가 된다.
정말 간단하게 생각하면 기기 - 납축전지 - 리튬파워팩의 구조가 되고 구동될 때 기준 이렇게
쓰셔도 된다. 충분하지는 않겠지만 실제 전달되는 전압이 안정되는 효과를 기대할 수 있다..
다만 여기에는 하나 불안한 점이 생기는데.. 리튬 배터리와 달리 납축전지는 BMS가 충전기 안에 있는
구조라 과충전을 막을 수 있는 방법이 없다. 기기를 계속 쓰는게 아니기 때문에 안쓰는 동안 과충전이 일어나
납축전지가 배불뚝이가 되는 일이 벌어질 수 있다..
그래서 이 사이에 납축전지를 위한 충전 릴레이가 필요한데.. 찾아보면 리튬배터리 안에 들어가는 BMS 역할을
하는 장치가 존재한다. 뭔가 중간에 장치가 들어가는게 좋은 방법은 아니지만 비교적 간단하고 조금의 관심이
있다면 이상유무를 어렵지 않게 확인할 수 있기 때문에 사용가능하다 생각한다.
상한선을 39볼트 정도로 세팅해 놓으면 과충전을 막으면서 파워뱅크를 충전기를 활용할 수 있는 구조가 된다.. \
그러나.. 이렇게 게속 오래 쓰면 납축전지의 셀 밸런스가 틀어져서 각 배러티의 수명이 제각각이 된다..
이를 막으려면 가끔 12V / 12V / 각각 충전을 해 주거나 셀 밸런서를 추가해 주면 된다.
혹은 좀더 비용이 들어가긴 하지만 파워뱅크에서 건지를 받아 14V를 충전해주는 모듈을 3개 달고 그 앞에 각각
릴레이를 달아도 된다.. 내내 같은 방법이다.. 멋져 보이는데 좀 비싸고 안쪽이 복잡하다.. 물론 쓰는 사람 입장에서는
앞선 대안과 같은 느낌으로 쓰게 된다.
아니면 리튬 배터리로 인버터를 돌리고 인버터에서 충전기를 연결해서 12볼트를 각각 충전하거나 한번에
충전하거나 할 수도 있으나 이 방법은 전력 손실이 너무 크고 36V용 인버터가 없어서 36v 사용자는 쓸 수 없다.
개인적으로는 24던 36이전 한번에 넣고 한번에 끌어쓰고 밸런서를 쓰던 각각 충전을 하던 사후에 맞추어 주는게
권할만 한 방법으로 생각한다.. 일단 간단하게 테스트는 완료했고 릴레이를 엮어 간단히 꼽아쓸 수 있게 키트를
만들어 보급할 계획도 가지고 있어 능력있으신 분은 만들어 쓰셔도 되고 안되시는 분들은 업체를 통해 만드셔도
되겠다..
7. 마치며..
글쓴이는 여전히 모터에는 납축전지를 쓰는게 가장 좋은 방법이라고 생각한다. 새로 부착하는 사람이라면
납축전지 셋 + 태양광 + DC-DC 충전기 조합이 가장 나은 대안이라고 보고 3~5일 텀을 두고 배를 쓴다거나
연속 3일 이상 배를 쓰지 않는다고 하면.. 거기에 18피트 이상의 배라면 충분히 구현할 수 있다..
태양광 패널도 꼭 큰걸 써야 하는 줄 아는데 3~40W 수준의 작은걸 배터리 수대로 쓰면 된다..
저렇게 하면 날씨다 좋을 떄 약 2A~의 속도로 충전할 수 있다.
민코타에서는 이번에 퀘스트 라인을 새로 발표했고..테로바 퀘스트, 울테라 퀘스트가 된다..
테로바는 이미 출시했다. 이후 민코타 상품 라인을 보면 리튬 배터리팩이 나오지 않는걸 보면
( 사실 가격 떄문에 퀘스트로 넘어갈 사람은 별로 없어보이지만.. ) 퀘스트가 나와도 역시 리튬계열
배터리는 위험할 것이다 라고 예상된다.. 메인보드 터지고 피눈물 흘리지 말고 전원에 대해 좀더
관심을 가지고 맘편히 쓰는게 좋지 않을까 생각한다..
오늘도 도움이 되셨기를 바라며..
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