혼다소식
겨울철 자동차 관리의 핵심, 배터리
자동차의 배터리는 크게 시동과 등화류의 점등, 스파크 플러그의 점화 등 자동차를 깨우는 역할을 해 왔다. 이러한 배터리는 1990년대 ECU의 발달, 2000년대 이후 다양한 자동차 전자제어 시스템 및 인포테인먼트 장치와 함께 소재와 구조 및 성능 면에서 다양하게 발달해 왔다. 하지만 급격한 온도변화를 달가워하지 않고, 특히 겨울을 싫어한다는 속성은 크게 변하지 않았다. 물론 배터리 기술의 발전과 더불어 온도 변화 대응 능력 등이 개선되었지만 여전히 겨울은 자동차 배터리의 상태 관리에 주의를 기울여야 하는 계절이다. 이번 콘텐츠에는 자동차 배터리의 특성과, 겨울철 배터리의 관리법 및 비상상황 대처법 등에 대해 살펴본다.
배터리의 ‘속’이 궁금하다?
배터리는 전극과 전해질 용액의 화학적 반응을 전기적 에너지로 바꾸는 장치다. 현재 대부분의 자동차 배터리는 납 소재의 전극이 37% 정도의 묽은 황산(H2SO4) 용액에 잠겨 있는 구조로 이루어져 있다. 조금 자세하게 들여다보면, 음극판 미세한 구멍이 무수히 뚫려 있고 이온화 경향이 큰 해면 모양의 납(Pb), 양극은 이온화 경향이 적은 과산화납(PbO2)로 이루어져 있다.
이 전해질 용액의 비중은 약 1.2에서 1.3 정도다. 방전 시에는 용액 중 황산만 반응하게 되어 용액이 물에 가까운 상태가 된다. 통상 자동차용 배터리는 일정 전압 이하가 되도록 방전하면 내부 충격으로 인해 수명이 짧아진다. 따라서 통상 배터리가 방전을 멈추는 한계 전압은 10.5V다. 일반적인 배터리의 정격 용량은, 완충 상태의 배터리가 20시간 이후 방전 한계 전압에 이른다고 했을 때, 그 동안 방전할 수 있는 전류의 양을 가리킨다. 따라서 그 단위가 AH(Ampere Hour)로 기록된다. 충전은 전해질 용액이 다시 묽은 황산 성분으로 돌아가는 것을 말한다. 충전이 진행되면 전해액의 비중이 다시 정상 수치로 돌아오고 전압도 회복된다. 완전히 이루어지면 수소와 산소 가스가 다량 분출된다.
[자동차 배터리(납축전지)의 화학반응]
또한 배터리 내 각 셀(cell)은 양극의 단락(접촉)으로 인한 사고를 방지하고, 용액의 원활한 확산을 위한 얇은 판으로 분리되어 있는데 이를 격리판이라 한다. 이 격리판은 형태에 따라, 극판을 감싸는 봉투식과, 많은 전류를 방전하기에 적합한 저저항의 격리판으로 나뉜다.
이 격리판은 최근의 자동차 발전과 매우 밀접한 관계를 갖고 있다. 1990년대 ECU의 비약적인 발전 이후로 자동차들은 이미 전기에 많은 것을 의존해왔다. 특히 연비 개선에 큰 공을 세운 시스템인 아이들링 스톱이나, 인포테인먼트 시스템 및 다양한 주행 보조 시스템은 많은 전류량을 필요로 한다. 화학 분야의 제조사들은 이러한 자동차 제조사의 요구에 부응해 납 축전지 격리판의 소재를 달리함으로써 높은 전류를 방전시킬 수 있는 시스템을 개발하기 시작했다. 대표적인 소재가 AGM(Absorbent Glass Mat)을 활용한 배터리로, 아이들링 스톱이나 다양한 전장 시스템을 적용한 차량에 장착되고 있다.
[아이들링 스톱 기능이 장착된 혼다 오딧세이와 같은 차량들은 전용 배터리를 사용해야 한다]
배터리도 감기에 걸리나? 배터리 이상 증상 체크
액체와 전극으로 구성되어 있는 구조적 특징 상, 배터리는 혹서나 혹한 모두에 취약하다. 특히 월 평균 기온이 영하에 머무는 1월에는 방전 사고가 잇따른다. 삼성교통안전문화연구소의 자료에 따르면, 최근 3년간 동절기 배터리 방전 사고로 보험사에 접수된 출동 건수는 210만 여 건에 달한다. 특히 배터리 교환주기(6~7만km)가 임박한 차량이나, 기온이 급격히 떨어지는 야간에 실외 주차한 차량의 경우 여지없이 이런 문제가 발생한다. 온도가 낮아지면 전해질 용액의 비중이 떨어지고 반응성도 저하된다. 통상 배터리 손잡이 부근의 확인경 색을 통해 이를 구분할 수 있는데, 이 색이 초록색이면 비중 1.220이상의 양호한 상태이며 흰색은 방전 상태를, 붉은색은 전해액 부족, 흑색은 탄화 물질의 흡착으로 인한 확인경 오염을 나타낸다.
겨울철 배터리의 상태를 확인해보는 방법으로는 시동을 통한 테스트, 단자의 상태, 전장 부품 및 장치의 성능 및 수리 이력 확인, 누전이나 기기를 통한 자체 방전 확인 등의 방법을 들 수 있다. 일반적으로 전기 장치 확인이나 누전, 자체방전 여부는 일반 운전자들이 확인하기는 어렵지만, 다른 부분에서는 조금만 관심을 기울이면 배터리 상태를 알 수 있다. 우선 시동 시 ‘끼릭끼릭’하는 소리는 나는데 시동 성능이 시원치 않은 경우 방전이나 배터리 출력을 의심해볼 필요가 있다. 또한 시동을 걸었을 때 계기반의 등화류가 선명하지 않거나 떨리는 증상도 배터리 방전이나 출력 저하의 증상이다. 영화 <터널>에서, 사고 현장내 자동차의 계기반의 불빛이 점점 약해져 깜빡거리다가 꺼지는 장면을 떠올리면 된다. 단순 방전이라면 보험사 출동 서비스를 통해 충전하면 되겠지만, 배터리 교체 주기가 임박했다면 교체해야 한다. 만약 ‘틱’ 소리만 나고 시동이 원활하지 않다면 배터리 단자의 연결이 완벽하지 않거나, 불순물이 쌓여 있다는 의미다. 특히 배터리 충전시 발생하는 황산납 가루이다. 특히 이는 겨울철 차량을 2주 이상 운행하지 않았을 때 발생할 수 있으며, 시동 불량 뿐 아니라 부식의 원인이 되기도 한다. 제거 방법은 비교적 간단하지만 전문 엔진니어에게 맡기는 것이 안전하다.
혹한기 여행 시, 점프 케이블 킷은 필수
하지만 배터리 교체 주기가 임박하지 않았음에도, 갑작스런 혹한에 차량 내 열선이나 부가적인 전열 기구를 연결해 쓰다 보면 전압이 떨어져 방전되는 경우가 있다. 또한 혹한기의 강원도 지역 등에 실외 주차를 했을 경우에도 급작스런 방전의 가능성이 있다. 이럴 경우 점프 케이블을 비치해 두었다가, 다른 차량의 도움을 받는 것도 한 방법이다.
어려움을 도와주겠다는 고마운 운전자를 만났다면 절차는 다음과 같다. 먼저 방전된 차량의 배터리 양극과 상대 차량의 배터리 양극을 빨간색 케이블로 연결한다. 음극은 반대 순서로, 정상 차량의 배터리에 먼저 검정색 케이블을 연결한 후 방전된 차량의 배터리에 케이블의 나머지 끝 단을 연결한다. 이후 시동을 건다. 이를 ‘점프 스타트’라 한다. 만약 시동이 잘 걸리지 않는다면 몇 분 후 정 상태 차량의 액셀러레이터를 살짝 밟아 엔진 회전수를 올린 후 시동을 건다. 시동이 걸렸다면 케이블을 제거해야 한다. 여기서 또 한 번 주의해야 할 사항은 연결 순서와 반대로 케이블을 제거하는 것이다. 즉 방전되었던 차량의 음극에서부터 케이블을 제거해야 한다. 또한 점프 스타트는 배터리에 그만큼 충격을 가하는 것이므로, 수명이 줄어들 수 있다. 따라서 배터리 교환 주기가 앞당겨질 수 있다는 점을 유념해야 한다.
배터리를 교환할 때 저온 시동 성능이 우수한 제품을 선택하는 것도 한 방법이다. 배터리의 저온 시동 성능은 통상 CCA(Cold Cranking Ampere)로 표기된다. 이는 영하 18℃의 기온에서 30초간 방전하여 배터리 전압이 7.2V가 될때까지, 해당 시간에 방전시킬 수 있는 전류의 양이다. 따라서 CCA 수치가 높을수록 저온 시동 성능이 우수하다는 의미이다. 참고로 일본의 경우에는 영하 15℃를 기준으로 하고 있다.
겨울철에는 사람뿐만 아니라 자동차 각 부분의 기능과 역량도 다소 위축될 수밖에 없다. 사람도 겨울철 몸살 감기나 면역력 저하를 막기 위해 꾸준히 건강을 체크해야 하듯, 자동차의 배터리 역시 마찬가지다. 약간의 관심과 지식만으로도 큰 위험은 사전에 감지할 수 있으므로, 더 엄혹한 추위가 찾아오기 전에 차량의 배터리를 한 번 점검해보기를 권한다.
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