드론 배터리
드론(초경량비행장치), 즉 무인동력비행장치의 모든 시스템을 가동하기 위해 가장 필요한 것은 배터리입니다. 참고로, 드론의 자체중량에도 배터리는 포함입니다. ^^
배터리에 대해서는 많은 분들이 잘 알고 계시겠지만, 드론과 같은 무인동력비행장치에는 주로 리튬폴리머(Li-Po)배터리가 사용됩니다. 흔히 2차 전지라 부릅니다.
그럼 1차 전지에 해당하는 배터리는 무엇일까요?
망간건전지, 알카라인건전지로 화학작용을 통해 전기에너지를 바꾸는 횟수가 1회로 한번 사용하면 재사용일 불가능한 전지를 말합니다.
참고로 2차전지에는 여러 종류가 있습니다.
리튬이온(Li-ion), 니켈카드뮾(Ni-Cd), 니켈수소(Ni-MH), 납축전지가 있구요. 앞서 드론에서 사용하는 리튬폴리머(Li-Po)가 있습니다. 초경량비행장치 조종자 필기 시험의 단골문제 입니다. ^^
리튬폴리머(Li-Po)배터리
초경량비행장치에서 사용하는 전지의 종류는 리튬폴리머 전지이며, 좀 더 살펴보기 위해서는 아래 그림을 먼저 보시겠습니다. 우리는 배터리 표면에 있는 정보에서 다음과 같이 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.
배터리를 선택할 때 최소한 위 그림에서 설명드린 정보는 확인하셔야 할 필요가 있습니다.
리튬폴리머 배터리의 특징과 주의사항
리튬폴리머 배터리의 특징으로 자연방전율이 낮아 장기간 보관이 가능합니다. 다만 장기간 보관시에는 50~70% 충전상태로 건조하고 직사광선을 회피하고 환기가 잘되는 곳에 보관하는 것이 좋습니다. 또한 메모리현상이 거의 없으며, 연료전지와 비교하여 에너지밀도가 낮지만 순간 방전률이 높은 특징이 있습니다.
메모리 현상은 Ni/Cd 전지에서만 나타나는 현상으로써 다른 전지에서는 없는 것이다.
그래서 Ni-Cd 전지용 전용충전기는 완전방전후 충전하도록 설계되어 있습니다.
일반적으로 전지는 Shallow charge-discharge를 하면 되면 수명이 증가하게 됩니다.
즉 사람과 마찬가지로 적당한 에너지를 사용하게 되면 수명을 단축시키지 않고 오래 사용할 수 있습니다.
니켈로 만든 전지에서는 활물질로 사용된 NiOOH에서 OH가 떨어졌다 붙었다 하면서 전하를 전달하는 현상이 충전과 방전이라는 전기적 흐름으로 나타납니다. 여기서 shallow charge-discharge를 반복하면, 즉 조금 사용하고 다시 충전하고 조금 쓰고 또 충전하고 하면 NiOOH는 고용체를 형성하게 되는데 이 고용체의 형성은 비가역적인 반응이므로 한번 고용체가 생성이 되면 다시는 되돌아 가지 못하게 되어 남아 있는 용량을 사용하지 못하게 됩니다.
이와같이 전지가 마치 사용할 수 있는 용량의 한계를 기억하는 것과 같은 현상을 메모리효과(Memory Effect)라 합니다. 따라서 Ni(니켈)을 포함하고 있는 전지는 만충전(100% 충전) 하였다가 완전히 바닥이 날때까지 사용(단, 전지가 허용하는 방전하한 상태까지만)하는 것을 반복하는 것이 가장 잘 사용하는 방법입니다. 그러나 리튬이온배터리는 메모리 현상이 없으므로 사용자가 임의대로, 주변환경에 따라 수시로 충전하여 사용하여도 거의 수명에 영향을 미치지 않습니다. 오히려 조금쓰고 충전하고, 조금쓰고 또 충전하면 Ni계 전지와 정반대로 수명이 늘어나는 효과가 있습니다. 이러한 이유때문에 리튬이온전지가 Ni계 전지보다 훨씬 비싼데도 더 수요가 늘어나고 사용자가 찾게 되는 것입니다.
다음은 주의사항으로 배터리 외형이 손상되었을 경우 화재발생가능성이 높아지므로 반드시 폐기를 해야하는데 혹시라도 충전하고 비행으로 테스트를 하면 안되고, 다른 배터리들과 함께 보관해도 안됩니다.
폐기시에는 환기가 잘 되는 곳에서 소금물을 이용하여 완전 방전 후에 폐기해야 합니다. 전기적 단락, 장기간 보관, 비행 등을 통해 방전을 하는 것은 금지사항입니다. 또한 정상적인 배터리의 경우에도 사용직후에는 충분하게 식힌 이후 충전을 해야 합니다.
배터리는 사용(충전 및 방전) 횟수가 증가할수록 배터리 내부저항의 증가로 사용시 전압강하가 증가하고, 방전율은 저하합니다. 이에 따라 비행시간 단축에 대한 고려가 필요합니다. 외형적으로는 부풀어 오르게 되는데 외부충격이나 바늘이나 칼로 외부 피막을 뚫는 행위는 매우 위험하므로 주의해야 합니다.
배터리에 대해서도 필기시험에 자주 나옵니다.
이상으로 배터리에 대해서 마치겠습니다. 방문해주셔서, 읽어주셔서 감사합니다.
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