사이클 서비스(Cycle Service)

보통 자동차용 배터리는 SLI배터리라 부르기도 합니다.
시동(Start), 조명(Lighting) 그리고 점화(Ignition)가 주된 기능이기 때문이지요.
자동차의 시동기(스타터)를 구동하려면 100~200A 또는 그 이상의 큰 전류가 필요합니다.
시동은 몇초 이내에 끝나고 엔진과 함께 알터네이터(발전기)가 돌면 배터리는 쏟아낸
전류를 즉시 충전 받습니다. 출고정품 자동차의 전기설계 기본은 엔진이 돌아가는
동안 모든 전기를 알터네이터가 공급하고 배터리까지 충전하는 것입니다.

시동을 위한 방전은 예를 들어 비록 300A를 5초간 방전해도
방전량은, "300A x 5초/ 3,600초 = 0.42Ah"를 넘지 못합니다. 이것은 용량
50Ah 배터리인 경우 0.8%에 불과합니다. 이렇듯 자동차용 배터리는 용량의 2~3% 이상
방전하는 일은 거의 없습니다. 일정시간 방전한 후 충전 받기를 반복하는 것을 사이클
서비스라고 하는데 SLI배터리는 이런 서비스를 위한 것이 아닙니다. 아침마다 전동
휠체어를 타고 일터에 나가 하루 종일 휠체어에 앉아 이리 저리 움직이다가 저녁에
돌아오는 어떤 지체장애자가 있습니다. 그는 하루 일이 끝나고 집에 돌아와야 휠체어
배터리를 충전할 수 있습니다. 매일 08시에 집을 나서고 19시에 집에 돌아온다면
11시간 방전 후에 충전하는 사이클을 24시간마다 반복하는 것입니다.

딥사이클(Deep Cycle: 심방전)

이 휠체어 배터리는 충전용량의 대부분을 매일 써버리는, 즉 Deep Cycle하는 서비스를
합니다. 용량의 80% 또는 그 이상을 방전하고 또 충전하기를 수백회 이상 반복할
수 있는 배터리를 딥사이클 배터리라 합니다. 놀이공원의 범퍼카 배터리는 개장 후
약 10시간 이상 방전만 하다가 폐장시간 이후에야 충전을 받습니다. 약 24시간에
걸쳐 방전과 충전 1 사이클을 거치므로 전형적인 사이클 서비스의 일례입니다. 골프장
전동골프카, 공항의 실내용 전동차, 물류창고의 전동지게차 등등에 쓰이는 배터리도
마찬가지입니다. 이런 용도의 배터리를 트랙션(Traction: 전기 힘으로 견인) 배터리라고도
합니다. SLI배터리와는 크게 다르지요.

SLI 배터리는 짧은 시간에 큰 전류를 쏟을 수 있도록 전지구조가 이루어져 있습니다.
한정된 전지용기 속에서 최대한의 전지화학 반응을 단시간에 일으킬 수 있도록 하려니
매우 얇은 전극판을 치밀하게 설치하여 전극판 면적을 최대화하였습니다. 따라서
용량의 5%만 방전해도 극판이 삭아서 전지수명을 단축하는 원인이 됩니다. 전조등을
켜놓은 채 주차하여 방전하기를 몇차례 반복하면 배터리가 망가지는 까닭은 깊은
방전으로 전극판이 손상되기 때문입니다. 손상된 배터리는 충전용량이 줄어서 약간만
충전해도 꽉 차버립니다. 충전이 아주 빠른 것으로 오인하기 쉽지요. SLI배터리의
Ah나 RC는 몇차례 밖에 사용할 수 없는 일회용 비상금에 불과합니다. 고성능 카오디오,
윈치, 고휘도 조명 등등 - 알터네이터 출력을 초과하는 부분을 충전용량(Ah)만 생각하고
배터리가 감당해 줄 것으로 기대하는 것은 SLI 전지에 딥사이클 서비스를 요구하는
것입니다.

트랙션은 아니지만 태양광발전 축전지도 낮에는 충전, 밤에는 방전을 하는 딥사이클
서비스에 속합니다. 이런 용도의 배터리는 방전심도별 배터리수명, 충전설비 등을
종합적으로 따져 가장 경제성 있는 배터리 용량과 설치수량을 결정합니다.

딥사이클 배터리는 뭐가 다를까?

우선 전극판의 두께가 매우 두껍습니다. SLI전지의 전극판 두께는 1mm 미만이지만
전동 골프카용 전지는 평균 2.5mm 정도, 전동 지게차용 전지는 평균 6mm에 달하므로
두께가 3~6배에 달합니다. 전극판이 이렇게 두꺼우면 필요한 전지화학반응 면적을
확보하기 어렵습니다. 골프카나 전동지게차의 전지는 흔히 6V 전지임에도 불구하고
높이는 자동차용 납축전지의 2배, 무게는 30~90 kg에 달하는 경우 많지요. 이런 전지를
자동차나 이동용으로 사용하기에는 너무 부담스럽지요. 그렇게 큰 딥사이클 전지마저도
극판면적이 충분히 크다고 할 수 없으므로 시동전지처럼 대전류 급방전 능력보다는
비교적 작은 전류를 일정하게 오래 방전하는 용도에 주로 쓰입니다. 마찬가지로 대전류
급충전도 금물입니다. 자동차의 알터네이터 전류로 충전하기에 적당하지 않다는 것이지요.

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이런 점에서 OPTIMA배터리의 스파이럴셀 구조는 딥사이클 전지를 자동차나 이동용으로
활용하는데 아주 좋은 해결책이 되었습니다.

위 우측의 실내용 고소작업대는 무겁고 부피가 큰 딥사이클 배터리를 활용하여
높은 무게 중심도 잡아주고 실내환경에 맞추어 청정 전기에너지를 동력으로 사용하는
예입니다.

한 10년 쓸 수 있을까요?

DoD 80%로도 사이클 수명이 수백회라는 말은 가동일수 기준으로 수백일이라는
뜻이 됩니다. 아래 그래프는 방전심도와 배터리 수명의 관계를 보여줍니다.

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DoD 80%에서 사이클 수명이 400회 정도이지만 60%에서는
750회, 50%에서는 1,000회 정도 되는군요, 자동차에서는 이렇게 심한 방전이 규칙적,
반복적으로 매일 일어나지 않을 뿐 아니라 자동차 알터네이터는 방전 즉시 많건 적건
충전을 해 줍니다. 반면에 배터리를 많이 다루는 사업장처럼 세심하게 만충전을 기하지
않는 것이 흠이지요(마구 다루는 경우가 많다는 말씁입니다). 그러나 10년 이상 사용하는
것은 어렵지 않습니다.