테스트 방법과 기준
우리 집은 실험실이 아니에요!
실제 장난감을 사용할 때 처럼 시험 합니다.
01.
100mA 정전류 방전
배터리는 사용 전류가 클수록, 공급할 수 있는 전류의 총 용량이 줄어듭니다. 너무 작거나 너무 큰 전류로 테스트하면, 실제 장난감을 사용하는 것과 동떨어진 결과가 나올 수 있습니다.
집에 있는 장난감들의 실제 동작 전류를 측정해, 그 평균값인 100㎃를 테스트 기준으로 삼았습니다. 다른 기준을 사용할 경우, 해당 테스트의 조건과 사유를 명시합니다.
02.
방전 한계(컷 오프) 전압 0.95V
장난감에 넣으면 켜지지도 않던 배터리가, 리모콘에서는 잘만 동작하던 경험, 다들 있으실 겁니다. 장난감의 동작은 전압에 많은 영향을 받으며, 최소한의 전압이 유지되어야 합니다.
집에 있는 장난감들이 정상 동작하는 최저 전압을 실측한 후, 장난감의 약 ⅓이 제대로 작동하지 않는 전압 0.95V를 테스트 기준으로 삼았습니다. 다른 기준을 사용 할 경우, 해당 테스트의 조건과 사유를 명시합니다.
03.
충전지의 초기 상태
모든 충전지는 테스트를 진행하기 전,
① 완전 충전 → ② 완전 방전 → ③ 다시 완전 충전의 과정을 거칩니다.
니켈계열 및 리튬 이온계열 범용 셀은 XTAR-VC8 범용 충전기를 이용하며, 이 때 충전 및 방전 전류는 250mA 를 유지합니다.
범용 충전기를 사용할 수 없는 충전지는 컷 오프 전압에 도달할 때 까지 ① 전용 충전기로 완전 충전 → ② 100mA 방전 → ③ 다시 완전 충전 과정을 거친 후 테스트를 진행합니다.
04.
데이터 로깅 및 분석
정전류 방전이 가능한 계측기를 이용해, 방전을 진행하며 순간 전압과 순간 전류를 연속적으로 기록합니다.
계측기의 측정 소자는 RENERGY Micro-Technology RN8209C를 메인 센서로 사용하고 있으며, 있으며, 부하 저항을 자동으로 조정해 정전류 방전을 유지합니다.
수집된 데이터를 이용해 배터리의 성능 지표를 계산하고, 10초 간격으로 평균을 내어 그래프를 생성합니다.
원시 측정 데이터는 BSD-3 라이선스로 공개합니다. 누구나 자유롭게 활용하고 데이터를 검증할 수 있습니다.
(참고) 국제 표준 규격과 현실의 차이
일차 전지의 성능 측정 표준 규격인 KS C IEC60086-2 은 장난감 방전 모델을 최소 250㎃ 이상의 전류로 0.8V까지 비선형 방전 하는 것으로 규정하고 있습니다. 이는 대한민국의 공인된 배터리 시험 방법 이며, 국제 표준인 IEC60086에 기반합니다.
하지만 부모님이라면, 갑자기 혼자 켜져 노래를 불러대는 장난감 때문에 놀란 경험이 있으실 겁니다. 스스로 장난감을 정리하는 것만으로도 대견한 아이들에게, 장난감을 정리할 때 매번 전원 스위치까지 끄는 것(비선형 방전)을 기대하는 것은 무리입니다.
또한, 셀당 전압이 1.0V 정도만 되어도, 동작은커녕 켜지지도 않는 장난감들이 많습니다. 혹 켜지더라도 소리가 이상하거나, 제대로 동작하지 않는 경우가 많습니다. 게다가 250㎃라는 전류는 꽤 큰 전류입니다. 모터가 달린 RC 자동차 수준이 아니라면 실제 사용하는 환경과는 차이가 큽니다.
마지막으로, 현실적인 문제도 있습니다. 본 필자가 기준으로 삼은 100㎃ 정전류 방전 시험을 진행하더라도, 배터리 1셀을 시험하는데 보통 하루가 걸립니다.
이처럼 실제 장난감 사용 환경과의 차이, 그리고 현실적인 시간 제약으로 인해, 본 블로그에서는 별도의 기준을 세워 배터리를 측정합니다.
이어서 읽기 : 용어와 성능 지표의 정의