방송실 알뜰 살림꾼을 꿈꾸는 당신에게. 

 

얼마전 몇 곳의 교회에서 비슷한 문의 내용이 접수되었습니다. 

무선마이크에 사용되는 알카라인 건전지가 비싸 유지비용에 대한 문의와 충전용 배터리에 대한 문의였습니다. 

오늘은...사무실 근처 교회에서도 연락을 주셨네요. 

방송실 예산은 늘 제한적이다보니 장비의 유지보수 비용에 대한 부분도 다들 민감하십니다. 

코그는 방송실을 섬기고 계신 수많은 예배사역자들을 늘 응원합니닷!^^

 

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 배터리, 건전지에 대한 이야기를 조금 해 볼까 합니다. 

20여년 동안 취미로 RC카를 즐겨오면서 구입한 배터리만 해도......

현금으로 잘 모아두었다면 아마 인생의 굴곡을 지날 때 많은 도움이 되었을 듯 한

기회비용이란 생각이 요즘 조금씩 듭니다.^^; 

 

아무튼 그 덕에 얻은것도 있고 잃은 것도 있지만 그나마 방송실 간사님들이나 집사님들을 만날 때 

이야깃거리가 있어 다행이란 위로를 얻고 있습니다. 

 

우선 배터리와 건전지부터 콕! 짚고 넘어갑니다. 배터리는 충전이 되는 모든 2차 전지를 의미합니다. 

그리고 건전지는 Dry cell 입니다. 말 그대로 드라이~ 입니다. 그리고 1차 전지를 의미합니다. 

충전이 불가능한 1회용 입니다. 망간건전지, 수은건전지, 알카라인 건전지, 리튬 건전지 등등 많습니다. 

 

상담을 할 때 이러한 내용이 뒤섞이기 시작하면 서로간 혼란을 야기시킵니다. 

충전지는 배터리, 1회용은 건전지!! 입니다. 

 

자~!! 그럼 지나치게 두터운 신뢰를 얻고 있는 듀라셀!! 알카라인 건전지부터 파헤쳐 봅니다. 

참고로 이 블로그는...많은 제작비가 투입된 자료입니다. 

아마...코그 역사상 가장 많은 제작비가 들어간 블로그가 될 듯 합니다. 

알카라인 건전지 3개와 니켈메탈수소 배터리 3개가 희생되었습니다.^^;.....

 

 

듀라셀 알카라인을 충/방전기에 물려 피를 빼먹고 있습니다. 원래 1암페어 처럼 급속방전을 하는 환경은 없지만 

시간이 부족한 관계로 좀 과한 환경에서 테스트가 진행되었습니닷.

 

듀라셀은 절대적인 신뢰를 얻고 있는 건전지 입니다. 

다만 가격이 조금 높다보니 무선마이크를 8-10세트씩 사용하는 교회에서는 

매주 20-30세트의 건전지를 소모하다보니 부담되는 비용입니다. 

 

1암페어로 급속 방전을 시작합니다. 역시나 명성답게 V가 쉽게 떨어지진 않습니다. 

일부 저가 건전지는 1암페어로 걸어서 방전을 시작하면 대부분은 1V 근처에서 왔다 갔다 합니다. 

 

듀라셀은 꾸준하게 1.3V 근처를 유지해 줍니다. 

일반적인 무선마이크들은 대부분 100-150mAh정도로 사용되기 때문에 실제로 급속방전 능력이 중요한건 아니지만 

그만큼 다양한 환경에 대응할 수 있는 건전지라 신뢰가 더욱 두터운듯 합니다. 

 

 

약1시간 뒤 듀라셀은 숨을 거두었습니다. 0.95V를 찍으며 방전종료!! 근데 사실은 숨이 조금 붙어 있었습니다!!

 

 

보통 건전지들은 특성상 방전이 다 되고나서 방치할 경우 다시 어느정도 에너지가 회복 됩니다. 

또한 높은 암페어로 방전을 했을 경우와 낮은 암페어로 방전할 경우 서로 다른 수치를 보이기도 합니다. 

물론 낮은 암페어로 방전되는 환경에서 훨씬 안정적인 성능을 보입니다. 

 

그러므로 듀라셀이 정신 차리기 전에 다시 한 번 0.5A에 놓고 가혹하게 방전 스타트 버튼을 눌러버립니다!!

 

 

1암페어에서 사망 선고를 받았던 듀라셀은 0.5A로 방전이 시작되자 다시 572mAh를 더 토해냅니다.듀라셀을 두 번 죽입니다.

 

 

아무튼 대단한 건전지입니다. 보통의 알카라인 건전지는 2000mAh의 용량을 갖는다고 알려져 있습니다. 

듀라셀도 마찬가지구요. 대략 방전된 수치는 1500mAh 입니다. 

아마 100-150mAh로 방전 한다면 실제 2000mAh근처, 혹은 그 이상의 용량을 보일 수도 있는 제품입니다. 

 

실제 환경을 상정한다면...실제 무선마이크에 물려 사용하면서 테스트해야겠지만 

부족한 시간 쪼개서 테스트가 진행되었고 배터리 특성에 대한 설명이 주가 될 것이므로...

기본적인 테스트만 진행이 됩니닷!. 물론 늘 그렇듯

 

더 궁금하신 부분은 사무실 놀러오시면 알려드립니다. ^^a.

 

 

이제 비교 테스트될 니켈 메탈 수소 배터리를 충전합니다. 표시된것과 같이 1암페어로 고속충전을 했습니다.

 

 

여기서 니켈 배터리에 대한 이야기를 조금 해 볼까 합니다. 

요즘 구입 가능한 배터리는 대부분이 니켈 메탈 수소 배터리 입니다. 

80-90년대 사용되던 니켈 카드늄 배터리에 비해 용량이 획기적으로 늘어났으며 가격도 저렴해지고 

사용가능 횟수도 늘어났습니다. 물론 최신 제품은 메모리 효과도 적어지고 무게도 가벼워 졌지요. 

 

근데...!! 저는 광고를 믿지 않습니다. 

흔히 좋은 배터리는 용량이 2700mAh는 기본이고 3000mAh이 넘는 배터리도 흔합니다. 

문제는 이러한 표기 용량이 과장이 심하다는 것입니다. 

신뢰할 수 있는 산요, 파나소닉, GP 같은 제품(지금은 대부분 후지쯔 상표 달고 나오고 있으며 소니 역시 

과거 산요나 파나소닉 OEM생산이었으므로 통칭해서 일본산 배터리!!라고 표현해도 무방할듯 합니다)은 

표기용량대로 나오지만 90%의 묻지마 중국산 셀들은 표기용량의 절반 정도 밖에는 충전되지 않습니다. 

 

게다가 충전 방식에 따라 갑자기 전압이 급강하 하기도 하므로 무선마이크 사용중 방송사고가 나기도 합니다. 

 

개념은 간단합니다. 높은 암페어로 충전하면 V가 올라갑니다. 그대신 용량은 줄어듭니다. 

반대로 낮은 암페어로 천천히 충전하면 훨씬 많은 용량으로 충전이 됩니다. 그러나 V가 낮아지지요. 

 

그럼 무선마이크에서는 어떻게 인식하느냐? 

남아 있는 용량과 관계없이 낮은 V에 근거해서 배터리 잔량이 부족하다고 표기합니다. 

그러나 1.2V혹은 1.1V 근처에서 작동이 중지되어 버립니다. 물론 배터리 안에는 아직 많은 에너지가 잔존하지요. 

그럼 사용자는 다시 충전을 하게 되구요. 

그럼 충전된 용량만큼만 사용하고 다시 충전하고...의 악순환이 반복됩니다. 

그렇게 사용되다보면 메모리 효과가 없는 최신 셀이라도 내부 용량이나 배터리 특성이 형편없이 망가져 버립니다. 

물론 500회-1000회 충/방전도 불가능한 이야기가 되어 버립니다. 

 

대략 30-50회 정도 사용하면 특성이 나빠져 버립니다. 

그래서 저는 충전할 때 1-1.5A의 높은 암페어로 마구마구 밀어넣어 충전합니다. 

그렇게 사용할 경우 2000mAh짜리 배터리라도 1600-1800mAh로 충전이 됩니다. 

0.3A로 충전할 경우 2400-2500mAh로 충전이 되기도 하기 때문에 용량에서는 많은 손해를 봅니다. 

그래도 높은 암페어로 충전하게 되면 배터리의 V가 꽤 높게 유지됩니다. 

 

제가 사용중인 Line6의 V75같은 제품에서는 거의 6-7시간의 안정적인 사용이 가능하니깐요. 

따뜻할 때에는 실제 8시간의 사용도 가능합니다. 

 

다만 이렇게 높은 암페어로 충전하기 위해서는 성능 좋은 충전기가 필요하며 

배터리의 열을 적절히 식혀줄 충전기 스탠드도 필요합니다. 

덤으로 배터리 수명은 급격히 짧아져서 보통 100-120회 정도 충전을 하게 되면 원래 용량의 절반 정도로 

배터리 상태가 나빠집니다. 그렇더라도 30-50회 사용하는것 보다는 훨씬 이득이란 생각입니다. 

 

물론 충전기 가격이 높고... 개인적으로 좋아하는 그루프너의 폴라론!!이 갖고 싶지만!   

관리가 까다로워지기 때문에 추천할 수 있는 방법은 아닙니다. 

 

결국 가장 보편타당하게 타협되는 지점이 0.5A정도로 충전되는 신뢰할만한 충전기와 

자연방전이 거의 되지 않는 최신의 배터리로 조합하여 사용할 경우 

300-400회 정도 안정적으로 사용할 수 있는 조합입니다. 

비용도 적절하고 일반적인 교회에서는 대략 5-6년 정도 사용할 수 있으므로 충분히 경제적이며 관리도 쉽습니다. 

 

 

니켈 메탈 수소 배터리를 충전하기 시작합니다.

 

 

요 사진을 찍고 나서 밥도 먹고 아이스크림도 먹고 하다오니....마지막 충전 종료 사진을 못 찍었네요. 

2200mAh정도가 충전이 되었습니다. 배터리의 표기 용량은 2100mAh 입니다. 

 

 

충전이 완료된 배터리를 다시 방전 시킵니다. 높은 암페어로 충전을 했기 때문에 방전 때에도 1.25V를 꾸준히 유지해 줍니다. 

낮은 암페어로 충전하게 되면 보통 1.2V아래로 떨어져 버립니다.

 

 

방전도 역시 듀라셀 때와 같이 1암페어로 방전을 시작합니다. 

 

 

방전이 끝났습니다. 듀라셀 처럼 0.5A로 다시 방전하지는 않았습니다. 

충전 2200mAh에 방전은 1670mAh이므로 대략 530mAh가 충전중 열로 소실되었습니다.

 

 

원래 먹은 만큼 싸야 되는데...배터리는 충전중 발생되는 열로 손실되는 에너지도 꽤 많기 때문에 

먹은 양과 나오는 양이 같지는 않습니다. 

 

요렇게 1개의 배터리. 즉 1셀의 경우에는 충전과 방전만 신경 쓰면 아무런 문제가 없습니다. 

충전기 물려서 충전 후 사용하시고 배터리가 20-30% 남게 되면 다시 충전하면 됩니다. 

고성능 충/방전기가 있다면 1달에 1회 정도는 완전 충전, 완전 방전을 해 주면 좋습니다. 

 

충전 원리를 살펴보자면 대부분의 고성능 충전기는 델타피크 방식을 사용합니다. 

아주 고성능 제품의 경우 리니어 충전이 되므로 더욱 강력한 파워로 사용할 수 있으나....

무선마이크에서는 별 차이가 없습니다.^^;.

 

이 델타피크는 간단한 원리 입니다. 배터리는 충전이 되면서 전압이 서서히 올라갑니다. 

그러다 만충전이 되면 전압이 다시 하강합니다. 

이 때 전압이 올라 갔다가 하강되는 그래프가 삼각형이라서 델타라고 합니다. 

최고 전압치를 지나 전압이 떨어 질 때에 충전을 종료하게 되는데, 

이 전압차를 얼마에 두고 충전을 종료하느냐, 혹은 충전 완료후 미세충전을 얼마나 더 하느냐 

하는 부분은 충전기 제조사들마다 다릅니다. 

 

앞서 설명드린 나쁜 사용 예의 경우 델타피크가 형성되지 않고 전압이 계속 올라가거나 충전이 완료되지 않아도 

전압이 하강해 충전기가 만충으로 판단해 충전이 종료되거나 합니다. 

결국 이런 배터리는 강제로 충전과 방전을 반복해 어느정도 회복이 가능하긴 하지만 

배터리라는 물건이 단 1회라도 과다하게 충전되거나 방전이 되어 버리면 원래의 성능을 잃어 버리게 되므로 

주의가 필요합니다.......

 

 

9V사각 건전지를 사용하는 옛날 무선마이크들은 충전지를 사용하기가 마땅치 않아 유지비용이 많이 듭니다. 

과거 170mAh나 200mAh의 건전지들이 비싼 가격이 판매되기도 했었는데...

실제 충전용량은 표기 용량의 80-90%에 불과 했고 수명도 대단히 짧았었습니다.

 

 

비용을 절감하기 위해 사진에서 처럼 니켈 메탈 수소 타입의 8.4V 배터리를 사용하게 되면 

2-3시간 사용 후 무선마이크가 갑자기 꺼지게 되는 황당한 경험을 하시게 됩니다. 

물론....음향회사라면 아마 행사가 끝나고 네버엔딩 갈굼을 당할 수도 있는 급박한 상황입니다. 

 

니켈 메탈 수소 배터리의 특성이 그런것도 있고 실제 많은 셀로 구성된 배터리 일수록 

밸런스가 무너지면서 배터리 수명이 짧아지기 때문에 그런 현상이 발생됩니다. 

 

 

방치되어 있던 배터리를 찾아내어 이번 블로그의 제물로 사용합니다. 근데....너무 오래 방치(6개월?) 되었던 탓이 충전이 되질 않습니다.

 

 

충전기가 케이블 연결이 안되었을 껄? 하면서 충전을 거부 합니다. 

 

 

분노의 니퍼질이 시작됩니다. 작동되지 않는 배터리는 뜯어보고 싶어 집니다. 정의의 니퍼질로... 배터리는 속내를 드러냅니다.

 

 

역시나 예상은 하고 있었지만 소형 배터리가 여러개 들어 있습니다. 

셀당 전압이 1.2V이므로 7개의 셀로 구성되어 있고 전압은 8.4V 입니다. 

완전이 충전이 되면 대략 셀당 1.3V-1.35V가 되므로 9.1-9.45V가 됩니다. 

 

문제는 이런 배터리들은 금방 죽습니다. 왜냐면 태생이 그렇습니다. -.-;

7개의 셀들은 각기 성격이 다릅니다. 내부 저항이 다르고 용량이 다르며 성격이 다릅니다. 쌍둥이들 처럼요. 

같은 생산라인에서 생산이 되지만 성격이 다르기 때문에 문제가 됩니다. 

 

예를 들어 1번 셀은 1.22V에 용량이 170mAh고 7번셀은 1.19V에 용량이 150mAh라고 가정한다면

충전을 반복할수록 1번 셀과 7번셀은 서로 어긋나게 됩니다. 

7번 셀이 완전 방전되더라도 1번 셀에는 아직 에너지가 남아 있게 됩니다. 

또한 반대로 7번 셀이 다 충전이 되어도 1번 셀은 완충이 안됩니다. 

즉 1번 셀을 기준으로 충전이 계속 진행되므로 7번셀은 과충전이 되어 성능이 급격히 떨어지게 됩니다. 

 

그런 이런 문제는 해결할 수 없느냐? 그건 아닙니다. 

 

해결법은 이미 20여년전에 제가 한창 RC카에 빠져 있을 때 제시 되었었습니다. 

 

 

RC카에 사용되는 7.2V배터리는 셀들이 노출되어 있습니다. 그래야 개별 방전이 가능하거든요. 

당연히 전용 낱셀 방전기도 필요합니다. 물론 처음 구입하면 사용자가 일일이 납땜하며 조립해야 하는 제품들이 대부분입니다.

 

 

해결책은 위 사진에서 처럼 제작된 배터리입니다. 

이 배터리는 공장에서 생산된 배터리를 사람이 하나하나 검수하여 비슷한 성격과 성능의 제품들을 선별하여 

제품 특성에 맞춰 순서를 정해 제작된 배터리들 입니다. 

셀들의 V나 내부저항, 용량이 거의 흡사하기 때문에 배터리가 죽기 직전까지 

안정적인 파워를 내다가 순간 죽어 버립니다. 

남은 에너지를 일정하게 쏟아낼 수 있고 수명도 긴 편입니다. 

다만 가격은 비상식적으로 비싼 제품입니다. 

이런 매치드 배터리들...대부분 1팩당 10만원은 넘었던 것으로 기억합니다. 

 

뭐.....방법은 있지만 현실적이진 않기 때문에 여러 셀로 구성된 9V사각 배터리는 사용하지 않는게 정답입니닷!

 

 

최근에는 리튬 계열의 배터리가 대중화 되며 각종 마이크용 전용 배터리도 생산이 되고 있습니다.

 

 

사진에 나온 배터리는 리튬 폴리머 배터리 입니다. 

핸드폰등에 사용되는 리튬 이온 배터리와는 전해질 성분이 조금 달라 다양한 모양으로 제작이 가능하긴 하지만 

관리가 잘못되면 스웰링 현상이 발생되고 그래도 방치되면 불꽃 놀이를 볼 수 있는 위험한 불건입니다. 

물론 안전장치로 BMS가 들어가긴 하지만 이 역히 완전한 해결책이 될 수 없습니다. 

특히나 리튬은 과충전과 과방전에 민감합니다. 

 

과방전이 되면....특정 V이하로 전압이 내려가도록 사용하면 두 번 다시 충전이 되지 않습니다. 

물론 억지로 밀어넣으면 스웰링 현상으로 배가 불러옵니다.....

과충전도 스웰링 옵니다. 그나마 충전 방식이 델타피크가 아니고 전압센싱방식으로 과충전의 위험은 상당히 적습니다. 

그러나 무선마이크에서 과방전될 위험이 있기 때문에 아직까지 대중적이진 못한듯 합니다. 

 

 

리튬 계열의 배터리는 과충전되면 위험하므로 각 셀들의 상태를 살피며 과방전을 방지하기 위해 셀밸런스기능이 기본 내장됩니다.

 

 

충전기에서 셀밸런싱을 지원하기 때문에 요렇게 컨넥터를 물려서 충전하면 샐간의 성능이 달라도 

과충전되거나 밸런스가 무너지는 일 없이 안정적으로 사용이 가능합니다. 

 

그러나 리튬 배터리는 특성상 만충전 후 방치하면 좋질 않다고 합니다. 

제조사에서는 만충전 후 최장 2일정도를 권고하는데요, 

그렇다보니 사용전 충전하여 사용하고, 사용되에 다시 충전하여 보관하는건 좋지 않습니다. 

충전기에도 리튬 배터리 장기간 보관을 위한 스토리지 모드가 따로 있을 정도니깐요. 

 

아무튼 의외로 편리하고 강력한 성능을 보이지만 관리가 까다롭기도 합니다. 

간혹 이렇게 스웰링 현상이 생겨 사용이 불가능해진 배터리를 폐기하기 위해 

소금물에 담그는 분도 있는데, 절대 비추입니다. 

 

당연한 이야기지만 리튬배터리를 소금물에 담그면 염소가스가 나옵니다. 

환기가 잘 되는 곳이라면 괜찮겠지만 심각하면 요단강이 왔다 갔다 할 수도 있으므로 

가급적이면 충전기에 있는 배터리 폐기모드로 완전 방전한 후 건전지 수거함에 버리시길 권합니다. 

 

완전방전된 경우 강력한 외부충격을 주지 않는한 폭발이나 위험이 적기 때문에 문제가 되진 않습니다. 

 

 

여러 셀로 구성된 배터리는 처음 몇 번은 성능을 발휘해주지만 오랜 사용이 불가능하고 성능이 급격히 떨어지기 때문에 

경제성보다는 특수한 목적에 사용되는 환경이 아니라면 결코 추천드리지 않습니닷!

 

 

결국 배터리의 특성을 이해하고 이러한 관리가 가능한 환경이냐, 아니냐에 따라 배터리가 선택되어야 합니다. 

길고 지루한 이야기지만 생활 전반에서 사용되는 배터리의 특성을 이해한다면 

훨씬 효율적으로, 경제적으로 사용이 가능한 것도 배터리입니다. 

 

1회용 건전지의 사용은 비효율적일수도 있지만 안정성과 편의성을 놓고 본다면 나쁜 선택이 아닙니다. 

단순히 경제성만 보고 덜컥 배터리 세트를 구입하게 되면 관리가 안되 오히려 중복투자가 많아질 수도 있고, 

혹은 제대로 사용하기 힘들어서 아무도 모르는 어딘가의 창고에 꽁꽁 숨겨두게 될 수도 있기에 

실제로 그러한 교회 방송실들을 종종 보아 왔던지라!! 블로그에서 다루어 봤습니다. 

 

아침부터 뜨거운 열기와 싸워준 고마운 충전기와 목숨바처 데이터를 만들어준 듀라셀군!!

살신성인의 자세로 속을 보여준 9V 배터리군까지...대규모 제작비가 투입된 블로그가 마무리 되었으니 

아이스크림 먹으러 갑니다. ^^

 

 

 

결론!!

1. 잘~관리하실 자신이 있으시면 리튬계열의 고용량 배터리를 구입하시면 됩니다. 

2. 관리가 잘 안되는 환경이라면(찬양팀이 여러팀 있거나 간사님이 안계신 경우) 알카라인 1회용 건전지를 사용하시는게 안전합니다.

3. 무선 마이크를 구입하실 때에는 가급적이면 9V보다는 AA 1.5V를 사용하는 제품을 구입하시는게 유지보수 비용이 절감됩니다!!

끝!!