후지쯔 HR-4UTHC 프리미엄 AAA NiMH 충전지의 실제 방전 시험을 통해 측정한 전류량, 평균 방전 전압, 최장 유지 전압과 방전 그래프.
전지는 우리의 생활에서 뗄 수 없는 중요한 물건이 되어 버렸다. 리모콘, 장난감등 다양한 전자기기들은 전지로 부터 그 동력을 공급받는다. 그중 1차전지에 속하는 건전지는 충전지와는 다르게 사용 가능한 용량에 대한 정보를 찾기 어려운게 사실이다. 반면, 2차전지에 속하는 충전지들의 경우는 사용가능한 용량에 대 한 정보를 공개하고 있긴 하지만, 실 사용 환경에서 과연 이 값이 정말 나오는가 의문이 들기도 한다. 생각보다 빨리 닳고, 생각보다 빨리 힘을 잃어 버리는 느낌이 종종 드는게 사실이다. 제조사에서 밝히는 스팩상의 용량은 실제 사용환경과 동떨어진 환경을 기준으로 작성된 경우가 적지 않기 때문이다.
이 블로그 섹션에서는 시장에서 구할 수 있는 전지들을 가지고 실제 방전 실험을 진행하여 실제 방전가능 용량을 측정해 보려 한다. 이를 통해 각 전지들에 대한 성능을 비교하고, 괜찮은 전지를 선택하는데 도움이 되는 정보를 제공하고자 한다.
Fujitsu HR-4UTHC
이번에 시험해 볼 건전지는, 후지쯔의 HR-4UTHC AAA 니켈수소 충전지 되겠다. 후지쯔의 NiMH 충전지는 검은색의 프리미엄과 하얀색의 스탠다드 두 가지 제품군으로 나뉜다.
두 제품군 간에는 충방전 횟수와 셀의 용량에 약간의 차이가 있다고 한다. 특성을 고려하여, 사용 환경에 따라 적합한 전지를 고를 수 있다. 프리미엄의 경우 스탠다드보다 총 반복 충방전 횟수는 적지만, 용량이 더 크다. 프리미엄 AAA 충전지는 최소, 900mAh 의 용량을 가지며 (홍보자료에는 950mAh라 적혀 있으나, 실제 패키지에 적힌 900mAh를 기준으로 하겠다.), 1년 후에도 충전용량의 85%를 유지하고, 심지어는 배터리 표면에 항균처리까지 되어 있다고 한다. 전지의 래핑도 나름 고급스러운 재질을 채택하여, 장기간 사용해도 손상이 없게 만들었다고 한다.
하지만, 항균처리든, 고급 래핑이든 내가 알 바 아니다. 본 필자가 보는건 오로지 하나. 용량이다. 그 외에는 부차적인 고려 사항이다.
시험 방법
- Cutoff 전압 0.95V에 도달할 때 까지
NiMH 전지의 경우, 1C (정격 용량을 1시간에 방전할 수 있는 전류의 양, 이 제품과 같이 900mAh라고 하면, 900mA를 의미 한다.) 로 방전시험을 하는게 맞을 듯 하지만, 본 필자의 주된 관심사는 충전지를 사용했을 경우, 건전지에 비해서 얼마나 더 오래 사용할 수 있는가 이다. 때문에, 알카라인 건전지를 시험할 때와 동일하게 100mA 정전류 방전, 0.95V 컷으로 시험 했다. 보통 알카라인 건전지의 방전 종지 전압 (CUTOFF전압)은 0.90V를 기준으로 하지만, 본 블로그에서는 종지 전압 기준을 약간 높여서 0.95V로 설정 했다. 이유는, 본 필자가 건전지를 사용하는 주된 사용처가 아이들의 장난감용 전원이기 때문이다. 모터가 들어가는 동력 장난감들은, 셀전압 1.0V정도까지만 떨어져도 빌빌거리며 맥을 못춘다. 액정이 장착된 장난감의 경우 간신히 켜지기만 하는 수준이다. 또한, 1차 전지인 건전지들 뿐만 아니라, 2차전지인 각종 충전지들과의 비교도 함께 하기 위해서이다. 흔히 사용되는 니켈계열 충전지들의 종지 전압은 통상 1.0V를 기준으로 한다. 때문에 '실사용'을 감안했다 치고, 0.95V 를 설정 했으며, 이 블로그의 모든 실험 결과는 0.95V를 기준으로 방전 종지 전압을 설정할 예정이다. - 100mA 정전류(Constant Current) 연속 방전
방전을 지속하며 전압이 떨어지면 흐르는 전류량도 줄어들게 된다. 또한, 방전되는 전류에 따라 전지에서 방전할 수 있는 전체 전류량이 변하게 된다. 집에 있는 전지가 들어간 장난감들의 소모 전류들을 확인하여, 대략 평균치인 100mA로 설정 했다. 또한, 방전 휴지 기간 (사용하지 않는 시간) 이 길면 전체 방전 가능한 전류량이 많아지게 된다. 단, 이 경우에는 배터리당 시험 시간이 너무 길어질 수 있어, 연속방전으로 시험하기로 한다. 방전전류를 100mA 로 유지하기 위해 부하 저항값을 실시간으로 조정한다. - 시간의 흐름에 따라 변화하는 전압값을 데이터로거를 이용해 기록한다.
- 데이터로거의 기록으로 엑셀에서 그래프를 그리고, 수치를 도출한다.
본 블로그에서는 별 다른 사정이 없는 한, 배터리들 간의 동등한 비교를 위해 여기서 말한 동일한 기준을 적용한다.
시험 결과
| LOT | 구매시점 | 충전이력 | 방전시간 | 전류량 | |
| CELL 1 | 23-02AJ | 2023.08 | 3회 | 9:27:52 | 946mAh |
| CELL 2 | 23-02AJ | 2023.08 | 2회 | 9:12:29 | 920mAh |
| CELL 3 | 23-02AJ | 2024.03 | 2회 | 9:13:08 | 921mAh |
- LOT : 시험에 사용한 셀의 제조번호
- 구매시점 : 해당 셀을 최초로 구매한 때
- 충전이력 : 이 시험을 진행하기 전까지 완전충전 사용 횟수
- 방전시간 : 컷오프 전압에 도달하기 까지 걸린 시간 ( HH:MM:SS )을 의미한다.
- 전류량 : 컷오프 전압에 도달할때 까지 방전한 전류량을 말한다.
이놈의 로거는 계속해서 중간에 말썽을 부린다. 두 번째 시험 중간에 로거가 다운되어 첫 번째 결과와 마지막 결과만 중간 데이터들이 살아 남았다. 물론, 두 번째 시험의 최종 결과는 계측기 자체에 기록되어 건질 수 있었다.
세 개의 셀을 시험하여 평균을 낸 결과, 후지쯔 HR-4UTHC AAA 1.5V 충전지의 용량은 평균 929mAh 이다.
방전 그래프
