사랑의 배터리를 충전해 주세요 - 자동차 밧데리의 중요성

포털 다음의 자동차 메인 카테고리에 배터리 관련 기사(정확히는 칼럼)가 하나 올라왔다. 자동차 배터리에 관한 이야기다. 전기차 뿐 아니라 하이브리드를 포함 기존의 가솔린/디젤 차량에 쓰이는 밧데리가 점점 진화하고 있다는 큰 맥락으로 기존 12V 전압대의 배터리가 그 두 배를 넘어 4배인 48V 배터리 시대가 머지않아 대중화 될 것이라는 내용이었다.

앞으로 자동차에서 전기 및 전기장치가 더 중요한 역할을 할 것이기 때문에 그 중요성에 대해 다시 한번 짚어보고 또 업계와 관련업체의 기술발전에 대한 현황 점검을 간단하게 살펴 본 자동차 칼럼이었다. 해당 글을 읽고 상당히 유익하다고 느끼고 있던 찰나, 칼럼의 댓글을 보고 사실 많이 놀랐다. 500여개가 넘는 댓글의 대부분은 기사가 흐름을 벗어나 맥을 잘못 짚은 쓰레기라고 평가하고 있었다. 좋은 배터리에 대한 이야기를 비싼 배터리로 다르게 인식해서 생긴 이야기인데 좋은 배터리가 비쌀 수 밖에 없기 때문에 틀린 말은 아니지만 싸게 살 수 있는 배터리로도 충분히 사용하는데 지장이 없고 수년(5년~10년)간 고장 없이 쓰는 경우도 많기에 아마 자신들의 경험과 너무 동떨어진 이야기라고 판단들을 하시는 것 같다.  (해당 칼럼 : http://v.auto.daum.net/v/oBSjwKlBf9 자동차 배터리가 48V로 진화한다)

단순하게 본질만 놓고 본다면 칼럼에서 이야기하는게 하나 틀린게 없고 오히려 댓글에서 하는 이야기들, 주장들은 많은 부분이 잘못되어 있다. 예전에 어린 조카의 학습지 풀이를 곁에서 지켜 본 적이 있다, 교통수단에 관한 학습 내용으로 비행기, 기차, 자동차, 선박 등이 나열되면서 각 교통수단의 역할과 기능에 대한 기본적인 내용이 담겨져 있었다. 딱 봐도 초딩 교과서에서 흔히 볼 수 있는 내용이다. 최근에 부각된 전기차에 관한 것도 포함이 되어 있고 가솔린, 디젤, 증기기관에 관한 것도 요약 형태로 열거되어 있다. 앞의 설명 부분이 끝나고 문제풀이 페이지로 넘어가니 각 기관(엔진)의 시대별 순서에 대한 문제가 나온다, (누구나 예상하는 무엇이 먼저인지에 대한 연도별 문제 유형)

증기기관, 디젤기관, 가솔린기관 등의 형태로 질문이 나왔다면 약간 아이들 입장에서는 혼란스러웠겠지만 초딩 아이들 눈 높이에 맞춘 문제라 그런지 역시 그림 형태로 잘 표현되어 질문이 만들어져 있다. 증기기관차, 자동차(승용차), 기차(예전 호랑이 무늬의 그 디젤기관차), 전기차가 그려져 있고 먼저 출현한 시대 순으로 나열하라는 문제였다. 어른들 입장에서는 따로 배우지 않아도 살아온 시기와 각 엔진(기관) 혹은 교통수단 형태를 직접 경험했기에 어떤 것이 먼저인지 대강 감을 잡고 맞출 수 있지만 지금의 아이들은 증기기관만 제외하면 겉모양만 보고 구별하는 건 어렵기 때문에 배우지 않고서는 맞추기 어려운 문제라고 할 수 있다.

증기기관차, 자동차(승용차/가솔린), 디젤기관차, 전기차 이 4개의 교통수단을 시대별로 나열하라고 하면? 어느 것이 먼저 만들어지고 세상에 나왔는지 맞추는 간단한 문제지만 누군가에게는 꽤 어려운 문제고 누군가에게는 아주 쉬운 문제가 될 수 있다. 칙칙폭폭 증기기관차는 무조건 제일 먼저 나왔을 것이고 그 다음이 가솔린 아님 디젤인데 아마 애매하게 느낀다면 중간 가솔린/디젤 구간일 것이다. 처음과(증기) 끝은(전기) 알지만 가솔린이 먼저인지, 디젤이 먼저인지, 휘발유가 먼저인지 경유가 먼저인지, 중간이 애매하다고 아마 다들 비슷하게 생각할 것이다.  

조카는 증기차-가솔린차-디젤차-전기차로 정답을 적었다. 방금 앞 페이지에서 교통수단에 대한 설명을 보고 배웠기 때문에 더 쉽게 풀 수 있었던 것도 있지만 사실 누구라도 당연하게 여겼을 답풀이이기도 하다. 답지를 보기 전 나와 눈이 맞추지자 나는 정답입니다~라고 미리 말을 해주었다. 물론 답지에도 증기차-가솔린차-디젤차-전기차로 나와 있다. 하지만!

이내 나는 사실 이 문제의 답은 다르다라고 보충설명을 해주었다, 실제로는 증기차-전기차-가솔린차-디젤차가 맞다고 말이다.(틀리다고 하지 않고 보충설명을 한 이유는 애초에 이 문제의 정답이 답지에 나온 것처럼 되어 있을 것이라는 걸 알았고 실제 대부분 그렇게 알고 있고 또 그렇게 배우기 때문이다, 아마 이 글을 읽은 대부분의 부모들도 어린 자녀가 이 문제를 물어 본다면 99%는 답지와 같이 답을 할 것이고 결국 절대 다수가 맞다고 하는게 정답의 범주에 들어가는 상황에서는 일단 맞다고 하고 보충설명을 해서 차이점을 말해주는게 낫다) 굳이 확인할 필요도 없겠지만 실제로 상용화된 시점을 보면 증기차(1705년), 전기차(1873년/1830년대 발명), 가솔린차(1876년), 디젤차(1892년) 무엇이 먼저인지 알 수 있다. 

여기서 짚고 넘어갈 것이 바로 전기차인데 전기차는 요즘 또는 근래 만들어진 신문물이 아니라 100년도 넘은 이전에 이미 실제로 차량이 만들어져 운행까지 했던 기존의 자동차 중 하나다. 상용화만 먼저 되었다고 해서 우선 되는 것도 아니다, 실제로 대중적으로 쓰였는가를 보면 되는데 1900년까지만 해도 가솔린차, 디젤차보다 더 많이 팔리고 대중적이었던 차는 바로 전기차였다. 이후 석탄에서 석유로 에너지 산업이 바뀌고 석유가 인류 사회에 엄청난 기회를 제공하면서 가솔린/디젤에 쓰이는 기름은 싸게 공급되게 된다. 이후 당시 유지비가 적게 들고 충전 필요 없이 싼 기름만 넣으면 바로 갈 수 있는 4행정 기관(엔진)이 탄력을 받게 되고 결국 전기차를 밀어낸다 (지금도 미국은 휘발유값 걱정 없이, 연비 같은거 따지지 않고 자동차를 그냥 막 탄다고 하지 않던가)

하지만 고조부나 증조부가 아닌 할아버지, 아버지, 나, 손자녀 세대에서는 전기차는 이제 막 나오는 신문물이지 예전에는 생각하지도 못한 자동차라서, 본 적도 없고, 경험을 해 본적도 없고, 기름으로 가는 차가 워낙 대중적이다보니 가장 늦게, 2000년 밀레니엄 시대의 미래형 자동차로 만들어졌다고 생각되어 착각할 뿐이다. 따지고보면 전기차의 엔진이라고 할 수 있는 건 "전동기" 흔히 말하는 모터다, 어릴 적 학교 문방구에서 준비물로 팔던 미니전구와 모터가 생각나는데 전동기, 모터는 1820년대 발명품이다. 전기차가 1830년대 중반 이후 발명된 것도 전동기가 발명되고 난 직후라는 걸 알 수 있는데 모터에 전기만 공급하면 회전이 되기 때문에 흡입/압축/폭발/배기라는 현재 형태의 4행정 기관(엔진)이 필요하지 않다. 당시에 배터리 기술이 빈약했고 (=잦은 충전) 상대적으로 기름값이 싸지면서 가솔린과 디젤이 주인공의 자리를 꿰차게 되지만 전동기와 배터리만 있으면 자동차를 만들 수 있기 때문에 오히려 복잡하지 않고 단순하게 빨리 만들 수 있었던 것이 바로 전기차다.

또 하나 사람들이 생각을 달리 하는게 전기차(전동기)의 힘이다, 많은 사람들은 전기차가 힘이 없고 느릴 것이라고 하지만 앞서 디젤차로 등장했던 열차/기차 디젤기관차는 디젤 엔진이 있지만 실제로는 전동기로 가는 기관차다. 폭주 기관차라는 말이 있듯이 주변에서 흔히 보는 이 기관차의 힘에 대해 떨어진다고 여기는 사람은 없다. 디젤엔진은 발전기를 돌리는 역할만 할 뿐 변속기에 연결되어 구동축을 돌리진 않는다, 디젤엔진이 만든 전기로 기차의 바퀴를 돌리는건데 전선이 없어도 철길만 있으면 갈 수 있기 때문에 기관차에 디젤(발전용)이 쓰일 뿐이다. 지하철 역시 엄청난 수의 사람들을 싣고 내리는 전기차 중 하나로 상상 이상의 힘과 속도를 낸다는 걸 알 수 있다. (최고속도를 자랑한다는 고속열차 KTX 역시 전동기로 가는 전기차다) 힘이 쎄고 토크가 좋다는 디젤엔진이 전동기와 맞붙는다면 당연히 같은 조건에서는 전동기가 이기게 되어 있다. 유선이든 무선이든 전력공급만 가능하다면 전동기의 힘은 막강 그 자체, 테슬라의 전기차가 나오자마자 제로백 3초대를 찍은 건 사실 놀라운 이야기가 아닌거다. 전기차만 보더라도 전기공급(배터리)만 잘 되면 능력(속도/힘)이 엄청나다는 걸 알 수 있는데 그만큼 컨트롤을 잘 해줘야 하고 관리를 잘 해야 하는 중요한 부품이라고 봐야 한다 (가솔린/디젤의 배터리라고 해서 다르진 않다)

내가 살면서 바꾼 차가 4대다, 각 차들의 전기사용 실태를 보면 첫 번째 차는 시거잭은 말 그대로 담배불용이었다. 라이터를 소지한 경우라면 시거잭은 그야말로 무용지물, 두 번째 차는 차량용 공기청정기를 연결하는 용도로 시거잭이 쓰였다. 세 번째 차는 블랙박스와 스마트폰 충전용으로 쓰였다. 네 번째 차 역시 블랙박스와 스마트폰(일반 충전, 네비게이션 등), 노트북이나 기타 다양한 전기장치에 시거잭이 쓰인다 (캠핑 포함)

예전에는 시거잭이 있어도 거의 안 쓰는 사람이 많았다, 담배를 피더라도 시거잭에 묻는 잔여물과 뜨겁게 달궈진 시거잭의 찜찜함 때문에 있어도 그만 없어도 그만이었다. 그러나 지금은 이 시거잭이 전기 사용 용도로 다양해지면서 상황이 바뀌었다. 시거잭 하나로는 불편해서 멀티탭을 쓰는 경우는 다반사고 이제는 자동차 회사에서도 실내에 2개, 트렁크에 별도로 시거잭을 마련하는 등 하나만 있어도 쓰는 둥 마는 둥 했던 것이 지금은 2~3개를 만들어도 멀티탭을 써야 하는 경우가 굉장히 많다. 그만큼 자동차 전기를 쓰는 경우가 아주 많이 늘었다는 것이다.

문제는 자동차 전기 용량과 한계는 그대로인데 (공급) 사용하는 양은 엄청나게 늘었다는 점이다 (소비), 마치 블랙아웃 정전사태처럼 발전되어 공급되는 전기는 한계치를 넘어 섰는데 쓰이는 소비량은 계속 늘어나 결국 정전마비 사태가 생기는 것과 유사하다. 아직도 많은 논쟁과 논란이 있지만 최근들어 발생하는 "급발진"현상이 이와 연관되어 있다는 연구도 있어 가볍게 볼 내용은 아니다. (해당 글은 포스팅이 되어 있다) 발전기와 배터리로도 커버가 안되다 보니 정작 메인에 쓰여야 하는 전력마저 소실되게 되면서 ECU 오작동을 일으키게 된다는 것인데 상당히 일리있는 말이다. 엔진과 변속기 만큼 자동차에서 중요한게 발전기와 배터리라는 뜻이다. 아래 기존 관련 포스팅을 첨부하니 관심 있는 분은 참고하길, (밧데리 관련 글은 지금 이 글과 거의 같은 내용인데 4년 전에 쓰였다, 다 쓰고 나서 지난 글을 찾아 봤는데 차이가 있다면 저RPM의 경운기와 고RPM의 F1 경주차 비교 ^^) 

[수송/자동차] - 자동차 급발진 사고, 응급조치 방법은 없을까?

[수송/자동차] - 생각외로 중요한 자동차 부품 - 밧데리 (배러리)

[수송/자동차] - 자동차 급발진, 이제는 정부가 직접 나서야 할 타이밍이다.

많은 사람들은 배터리를 시동거는 용도로 생각한다, 방전이 되면 시동이 안되고 점프를 통해 시동을 걸어 충전하는 경험들이 있다보니, 배터리는 시동 걸 때 말고는 쓰이지 않는다고 생각한다. 또 어떤 사람은 배터리는 보조 개념이고 발전기가 중요해서 배터리는 굳이 비싸고 좋은 걸 쓸 필요가 없다고 하는 분도 많다. (해당 칼럼의 댓글이 그렇다)

나는 이런 분에게 질문을 하고 싶다, 시동에만 배터리가 쓰인다면 배터리를 아예 빼고 점핑을 해서 시동을 걸어 그대로 주행해도 상관없는 것인지? 배터리 없이 발전기만 갖추고 다닌다면 시동 문제만 빼고 다른 문제는 없는 것인지 말이다. 물론 F1가 같은 경주차에는 배터리가 없는 경우가 다반사다, 시동이 꺼지면 그래서 자력 출발이 안된다. 그러나 F1과 일반 차량은 조건도 다르고 결코 같은 선상의 차가 아니다. 고속RPM을 항상 유지하는 고출력의 엄청난 비싼 차량과 고속RPM을 계속 쓰면 차 말아먹는 일반 경우와 같다고 볼 수 없다. 특정 조건이 되면 배터리가 없어도 되지만 일반적인 조건에서는 옵션, 선택이 아닌 필수라는 걸 알아야 한다.

자동차의 엔진은 RPM(회전수)이 일정하지 않다, 주행 중에는 더더욱 감속, 가속을 통해 엔진 회전수가 급변하게 된다. 엔진과 그대로 연결된 발전기의 회전수 역시 그대로 영향을 받는 건 당연하다, 일정 속도와 회전으로 꾸준히 돌아간다면 안정된 출력(전압)이 나오겠지만 고속과 저속이 빈번하게 생기면 그 때마다 나오는 발전기 출력도 변할 수 밖에 없다. 그걸 그대로 쓴다면? 기본 사용 범위에서는 별 문제가 없을 수 있지만 기본 사용 범위를 넘는 전기를 쓸 경우, 시거잭의 멀티탭을 통해 여러 전기장치를 동시에 쓴다면 차량 자체의 전기에 문제가 생길 수 밖에 없다. 배터리는 안정기와 같은 역할을 한다. 12볼트든 14볼트든 직빵으로 쓰이는게 아니라 배터리에 충전하게 되어 있고 우리는 배터리에 저장된 말 그대로 축전된 에너지를 안정적으로 뽑아 쓸 뿐이다. 발전기가 오르락 내리락 하든 말든 마지막 공급자는 배터리기 때문에 우리는 일정한 전압을 뽑아 쓸 수 있다. 발전기는 그 때 그 때 만들어내는 전기지만 배터리(축전지)는 이미 저장된 전기이기 때문에 미리 쓸 수 있고 나중에 쓸 수 있고 계속 충전이 되기에 모자름 없이 여유롭게 쓸 수 있다. 배터리가 중요한 이유는 바로 이 때문이다.

배터리가 제 기능을 못하면 차가 꿀렁거리고 제 속도를 못 낸다, 자동차는 엔진의 힘으로 가지만 가솔린의 경우 점화플러그 등 점화계통 자체가 전기를 쓰게 되어 있어 전기 없이 엔진을 움직인다는 건 불가능하다. (점화는 배터리를 쓰진 않는다) 배터리만 바꿔도 차 나가는 속도감이나 주행감이 다르다고 말하는 분들의 경험담이 바로 이 때문이기도 하다. 배터리가 중요하냐 발전기가 중요하냐는 사실 의미가 없다, 둘 중에 하나가 아니라 둘 다 무조건 중요한 패키지다, 정말 깡통차처럼 오로지 운전에만 쓰고 주행만 한다면 (F1처럼) 발전기만 있으면 된다. (안정기는 별도) 그러나 고성능 엔진이나 일정 RPM 이상의 고속 운전 형태가 아니라면 안정된 전압을 위해서라도 배터리는 필수다. 최종적으로 만들어진 전기를 공급하는 소매상은 배터리이기 때문에 배터리가 위치상 중요하지만 생산자(발전기) 없이는 자력으로 버티는 힘이 오래가지 못하기 때문에 둘은 떼어놓을 수 없다.

많은 사람들이 배터리를 크게 신경쓰지 않는다, 이게 의외로 중요하다, 굳이 비싼 배터리를 쓸 필요가 없다고 생각하고 시동거는 목적 외에는 쓸 일도 없어 중요성도 높지 않다고 여긴다, 그러나 차는 변했다, 지금은 전자제어라는 말 자체가 구식처럼 들릴 정도로 보편화 되었고 자동차의 기본 성능 자체에 쓰이는 전기량이 늘었다. 꼭 필요한 전기 소모량 자체가 늘어나 그만큼 맞는 배터리가 장착되지만 소비자는 그 보다 더 많은 사용량을 쓰기 때문에 항상 부족한게 자동차 전기다.

야외에서 발전기를 써보면 알겠지만 발전기가 잠깐이라도 까꿍~하면 연결된 전구들의 빛이 달라지는 걸 우린 안다, 지진이나 재해 현장과 관련한 드마라 영화에서도 집안의 전등이 깜빡깜빡하는 것처럼 발전기 회전수가 달라지면 전등 불빛이 깜빡거리거나 빛이 쎄지기도 하고 약해지기도 한다. 그 상태로 자동차에 접목한다면 어떨까, 엔진 점화계통에 문제가 생겨 차는 꿀렁거릴 것이고 ECU와 같은 전자제어 계통에도 과전류, 오전류가 생기면서 예상치 못한 오류가 생길 수 있다. 야외에서 일반 발전기를 쓸 때 발전기에서 바로 뽑아 쓰는게 아니라 배터리에 연결해 쓰면 매우 안정적으로 쓸 수 있다. 발전기를 꺼도 저장된 배터리만으로도 몇 시간은 쓸 수 있기 때문에 시끄러운 발전기를 계속 쓰기 보다는 배터리를 충전하는 용도로 쓰는 분도 많다. 배터리는 어떤 면에서 다목적댐과 비슷한 역할을 한다. 홍수가 나든 가뭄이 나든 저장된 물이 일단 있으면 1년 내내 어떤 변화(홍수/가뭄)가 있더라도 항상 같은 조건의 배수가 가능하다. 쓰는 사람 입장에서는 굉장히 효율적이고 부담이 없다, 반면 댐이 없다면 홍수나 가뭄에 그대로 노출된다.

물론 배터리가 모든 걸 책임지는 건 아니다, 디젤의 경우 소형디젤은 12V로로 가능하고 대형디젤은 24V를 (12V 배터리 2개) 쓰지만 디젤은 시동거는 힘이 많이 필요해서 24V를 쓰지 점화계통 자체가 없는 엔진이라 발전기만으로 충분히 커버가 된다. 다만 유압모터나 기타 작업에 많이 쓰이는게 디젤이다보니 다른 작업장치(모터)에 쓰이는 전기를 때에 따라서 많이 쓸 뿐 차량 자체에는 배터리가 중요한 수단이 아니다. 배터리가 부실하면 발전기가 하는 일이 많아지고 발전기가 하는 일이 많아지면 써야 할 곳에 전기가 부족할 수 있다. 그게 핵심이다. 배터리를 관리해야 하는 근본적인 이유는 발전기의 보호, 발전기의 역량을 유지하기 위함이다. ECU 오작동 관련 급발진 관련한 실험에서 의미있게 이 점을 관찰해야 하는 이유이기도 하다.