[기자수첩] 자동차의 배터리 관계는?

배터리와 제너레이터의 용량이 자동차의 성능을 좌우한다?

자동차를 운행하면서 대부분의 운전자들은 배터리의 중요성을 알지 못하고 있다.그래서 과연 자동차에서 배터리와 성능의 관계는 어떻게 형성되는지 알아보았다.

자동차는 기계적 시스템, 전기장치, 신호 제어기술 등이 결합하여 연료와 공기의 제어를 통하여 발생하는 에너지를 바탕으로 엔진을 구동하게 된다. 그래서 가솔린 차량의 경우 엔진과 연료에 문제가 없어도 전기적인 문제가 있으면 연료공급과 연소작용에 문제가 발생하여 자동차는 움직이지 못한다.

 

먼저 대부분의 운전자들은 자동차에서 배터리와 연비 및 출력이 무슨 관계가 있는지 잘 모른다. 그래서 배터리의 성능이 저하되어도 완전히 방전되어 시동이 걸리지 않았을 때에만 겨우 배터리를 교환하게 된다. 그러나 배터리의 용량이 감소하면 지속적으로 충전하기 위해 제너레이터는 부하가 끊임없이 걸린다. 이로 인해 결국은 자동차의 출력저하와 연비저하가 생기는 것을 생각하지 못하고 있다.

 

배터리는 보통 12V/50Ah 라는 형식의 규격으로 표시되는데 여기서 기본은 V(볼트)와 A(암페어) 수치이다. 특히 배터리의 사용 여부를 결정하는 것은 A(암페어) 수치를 점검하는 것이다. 그러나 보통 내차는 12V가 나오는데 왜 배터리를 교환해야하는가? 라는 질문을 던진다.

 

그 이유는 A(암페어)는 전류를 저장 할 수 있는 그릇의 크기다. 배터리를 사용 할수록 전류를 저장 할 수 있는 그릇의 크기가 점차 줄어든다는 점이다. 크기가 줄어든 만큼 제너레이터에 부하가 걸린다는 것이다.

 

배터리 용량 표기는 V/Ah로 하고, 제너레이터 용량은 V/A로 표기 한다. 배터리 용량과 제너레이터 용량은 별개의 것이다. 배터리 상단을 살펴보면 12V 50Ah(20HR)로 표기되어 있는 것을 볼 수 있다. 배터리에 12V 50A의 전기장치를 연결하여 20시간(Hour) 사용 할 수 있다는 표기다. 그리고 제너레이터 용량 표기에 12V 100A라고 하는 것은 제너레이터가 전기를 만들 수 있는 최대용량으로 배터리를 큰 것으로 교체 할 때 고려해야하는 사항이다.

 

양산 차의 배터리 용량은 제작사에서 전기장치를 설계 할 때 전체적인 전기 사용량에 맞추어 배터리 용량에 따라 제너레이터 용량도 결정하여 제너레이터와 배터리에 적정한 부하가 걸리도록 한다. 양산 차에서 배터리, 제너레이터 및 전기관련 용품의 용량을 키우지 못하는 이유는 생산단가와 차의 무게 때문이다. 그래서 기초 설계를 할 때는 최대용량이 아닌 해당차가 운행에 지장이 없는 최저용량에 약간의 여유를 두고 설계한다.

그러나 운전자들은 이런 관계를 무시하고 배터리 용량만 큰 것으로 교체하는 것은 고려되어야 한다.

배터리 용량이 클 때 장점은 헤드라이트의 밝기가 좋아지거나, 에어컨 및 히터 작동시 발생하는 순간 전압저하에 의한 충격이 감소하고, 전기장치 작동시 여유전력이 생기는 등이다. 반대로 단점은 배터리의 늘어난 용량만큼 전력을 사용 후 지속적인 제너레이터의 충전작업으로 엔진에 부하가 걸린다는 점이다.

 

이는 연비저하와 출력저하를 가져오는 원인이 된다. 또 지속적인 부하는 제너레이터의 수명을 단축시키게 된다. 그리고 의외로 지나치게 용량이 큰 배터리를 사용 할 경우 일정기간이 지난 후 배터리의 충전이 사용량을 따라가지 못해 방전이 잦아지는 경우도 생긴다.

 

그래서 배터리 용량을 높이려면 기존의 것보다 너무 차이가 발생하지 않는 선이나 제너레이터의 용량을 고려하여야 한다.

 

성능이 저하된 배터리를 신품 배터리로 교환하면 자동차의 출력 및 연비가 좋아진다. 이것은 안정적인 전기공급과 제너레이터에 걸리던 부하의 감소만큼 엔진의 출력이 증대하기 때문이다.

 

배터리의 성능을 나빠지게 하는 요인으로는 제일 먼저 제너레이터의 전압변동과 과방전 때문이다. 좀 더 자세한 내용을 살펴보면 다음과 같다.

▶ 엔진의 출력 부족으로 인한 전압 변동 ▶ 과도한 전기장치의 추가 설치 ▶ 각종 연료절감 장치나 전압 안정장치 설치로 인하여 제너레이터의 전압조절 기능 방해로 인한 배터리의 충전부족 현상이 발생한다. 그리고 기타 누전 접지불량 등으로 인한 전압 변동으로 인한 배터리의 과방전이 생기는 경우이다.

배터리의 성능이 약화되면 생기는 대표적인 증상으로 가솔린 차량의 경우 ▶ 폭발력 저하로 인한 엔진의 노킹발생으로 연비 및 출력저하와 엔진 소음이 발생한다. ▶ 불완전 연소로 인한 유해 배출가스를 배출한다. ▶ 엔진의 진동이 심해지고, 시동 꺼짐 현상이 발생한다.

 

그리고 공통적으로 ▶ 에어컨 사용 시 차량의 출력이 저하되고, 엔진의 불안정한 현상이 발생한다. ▶ 라디오 및 오디오의 음질, 음량 등의 상태가 좋지 않고 잡음이 발생하게 된다.

 

차량의 전기적 튜닝을 진행 할 경우는 제너레이터 용량과 배터리 용량을 키우는 것 보다 제너레이터 전압을 안정적으로 공급하는 것을 제일 먼저 고려해야 한다. 또한 전압변동은 자동차의 출력에 영향을 주어 연비 관련하여 나쁜 영향을 준다. 그래서 차량에 여러 가지의 전기장치를 장착하는 것은 제너레이터의 전압변동에 요인이 되므로 주의해야 한다.

 

결론적으로 전기는 자동차 제어 시스템에 흘러 다니며 자동차의 여러 동작에 영향을 준다. 그래서 기계장치 구조와 같이 특정한 부품만 가지고 특정지어 설명하기가 어렵다. 따라서 좋은 배터리란 충전이 잘되고 방전이 오래가는 것이다. 따라서 배터리의 성능 및 용량만 커서는 원하는 만큼의 차량 퍼포먼스를 향상 시킬 수 없다. 또한 요즘의 양산 차에 설치되어 있는 배터리는 사용량을 스스로 조절하여 연비나 출력에 도움을 주는 프로그래밍이 되어 있다.

 

손진석 기자