Motorcycle용 LifePO4(리튬 인산철) 배터리의 단상

바이크에 시동을 위하여 극강 최고 성능의 배터리를 찾던 중 제가 직접 선택했던 LifePO4

일명 lithium iron phosphate battery (LiFePO4 battery) 리튬 인산철 배터리에 대하여

저만의 개인적인 소회와 느낀 점 그리고 과연 사용할만한가에 대하여 포스팅해볼까 합니다

현재의 추세는 납산 축전지를 개량한 AGM 배터리의 시대도 지나서 거의 대세가 되어갈

리튬 인산철 배터리가 자리를 잡아가고 있음을 체감하는 시기이지만 벌써 더욱 진보된

잘 알려지지 않은 AoLithium 배터리라는 제품도 살살 고개를 들고는 있지만 

현재까지의 대세는 리튬 인산철이 대중적으로 많이 알려지고 선호들을 하고있죠

 

첫 번째 장애였던 가격적인 부분도 이제는 많이 현실화가 되어가고 종류도 많아지다 보니

일발 시동의 메리트와 추위에 대한 내성도 강하다고 주장하는 리튬 배터리에 대한 유혹에서 

Rider는 벗어나기가 사실은 쉽지 않은 것이 현실이지만 실제 겪어본 리튬 배터리의 특성에서는

일단 가격적인 부분을 떠나 기능적인 부분에서 호불호가가 많은 것이 사실이라 할 수 있겠습니다

결론적으로 시대의 대세이며 뛰어난 배터리라는 것은 그 누구도 부정할 수 없는 사실일 것입니다

 

하지만 우리는 납산 축전지와 그를 기본으로 하며 약간 진보했다는 AGM에 길들여진 나머지

리튬 배터리의 특성을 아직 이해하지 못하고 있는 것은 아닐까 개인적으로 생각해봤는데요

차세대 리튬 배터리에 이제는 익숙해져야 하는 게 당연한 수순은 아닐까 생각해봅니다

 

그럼 베일에 가려져있는 듯한 리튬 배터리의 진실과 거짓에 대해 해외 사례 등과

개인적인 경험치를 바탕으로 속 시원하게 그 속내를 알아보도록 하겠습니다만

많은 사진과 영상 등이 있어 스크롤 압박이 있으며 제가 배터리 전문가가 아니기에

다소 맞지 않거나 틀린 정보가 포함되어 있을 수 있음을 미리 알려드리면서

본 포스팅은 차박용이라던가 차량용 등등 용도 중에 바이크 시동용의 국한된

어찌 보면 저의 리튬 인산철 배터리 관련 두 번째 포스팅을 이어가 보겠습니다

이전 배터리 관련 포스팅 링크 ☞ 나만의 Bike 액세서리 추가 및 관리해주기 9

 

현재 거의 엔진 시동용의 배터리는 리튬 배터리에서도 인산철을 최고로 쳐주고 있습니다

그 이유는 불안정한 리튬 배터리 중에서 그래도 가장 안전함을 우선시한 배터리이기 때문입니다

그러한 장점은 또한 불리함으로 다가오는데요 안전함을 택하면서 에너지 밀도를 다소 손해를 봐서

리튬이온이나 폴리머 배터리보다 실질적 AMPERE가 낮아져 버리는 치명적인 단점의 태생을 갖죠

물론 그런 단점을 월등히 높은 수명 고속 충방전의 장점으로 대체하려 하지만 암페어는 최대 단점 이내요

대략적인 리튬 배터리 종류들의 특성이며 보는 바와 같이 리튬 인산철이 안전성이 매우 양호하지만

리튬 이온이나 폴리머 등의 배터리가 월등히 정격 전압이 높은 것으로 비교가 됩니다

그러므로 인산철을 제외한 이온이나 폴리머는 같은 크기의 납산이나 AGM과도 비슷하거나

좀 더 높은 암페어의 배터리가 출시가 되고 있음이 또한 인산철을 제외한 배터리들의 특징입니다

물론 모든 리튬 배터리에는 BMS(Battery Management System) 시스템이 내부에 자리 잡고 있어

과방전과 과충전으로 인한 배터리의 폭발을 원천적으로 방지하여 비교적 안전하다지만 

배터리가 라이더로부터 가까운 곳에 자리하고 외부에 반노출이 된 바이크의 특성상

고체 Cell의 채택은 안전을 위한 최선책은 아니 였을까라고 개인적으로 유추해봅니다 

어쨌든 저렇게 내부에 안전회로를 넣어도 태생적인 장점으로 무척 가볍다는 것이 

첫 번째 리튬 배터리의 장점이라고 할 수 있겠네요 거의 납산이나 AGM 배터리의

1/4에서 거의 1/5 정도의 무게와 또한 작은 크기로 무게감이 거의 없다 시피합니다

물론 무게에 민감한 레이싱 머신은 아니기에 큰 장점이 아닐지 몰라도 관리라는

관점에서는 그것도 어찌 보면 장점 중에 하나라고 할 수가 있지는 않을까 싶습니다

 

또한 순간 방전율이 기존의 배터리보다 월등하고 또한 반대로 충전도 빨리 된다고 하는

장점이 있다고 주장을 하면서 다소 낮은 암페어의 단점을 커버하려 하고는 있다지만 

저는 이 부분에서 사실 개인적인 경험이라는 관점에서 동의가 되지는 않을 것 같습니다

왜냐하면 오늘 주제처럼 리튬 인산철 배터리 기준 순간 방전율을 최대치로 끌어올리려면

배터리 자체가 일명 예열이라는 준비 과정을 거쳐줘야 최대 방전율을 보여주기 때문입니다

 

아래의 해외 사레입니다 SUZUKI DR650을 4개월 방치하였고 주변 눈 내린 전경처럼

당시 기온이 화씨 30℉이니 영하 1도 정도의 외기이므로 거의 시동이 안 걸리는 것이 어쩌면

당연한 조건입니다만 해당 라이더는 차근히 리튬 배터리의 최대치 방전율을 끌어올리기 위해

키를 ON 하고 라이트를 켜놓으면서 배터리가 자체 예열이 되기를 기다린 후 시동을 위한

Cranking을 시도합니다 이는 사실 기존의 배터리 시동의 개념과는 사뭇 다른 시도라 할 수 있겠죠

통상의 납산이나 그래도 추위에 강하다는 AGM 배터리에서는 전기적 부하를 모두 배제하려고

여타 등화장치인 라이트나 방향지시등은 끈 후 시동을 거는 것이 당연한 수순인데 말이죠

거기다가 시동 과정을 유심히 살펴보시면 첫 시동 시도 후부터 배터리는 마치 되살아 나듯이

크랭킹의 강도가 오히려 회복된다는 특징을 관찰할 수가 있어 이는 기존의 배터리와는

상반되는 부분이라 할 수가 있는 독특한 리튬 배터리만의 특성이라 할 수 있겠습니다

 

물론 14 암페어의 리튬 이온 배터리를 사용하여 다소 여유가 있는 배터리 일지는 몰라도

해당 라이더는 이러한 리튬 배터리의 특성을 확실히 인지하고 기존의 배터리 개념을 벗어나

최대한 리튬 배터리 특성을 이용하여 시동을 성공시켰다고 볼 수가 있습니다

그래서 이 라이더는 적극적으로 리튬 배터리를 추천하면서 동영상을 업로드했더군요

 

물론 모든 라이더가 추천을 하는 것은 아니였습니다 아래의 해외 라이더는 완전 비추라면서 

시동 시 동영상을 업로드하였는데요 당시의 기온은 약 화씨 50℉로 영상 10도 정도의 기온이라며

시동을 시도하지만 마치 배터리 방전과 같은 현상으로 크랭킹이 더딤과 끊김을 볼 수가 있습니다

물론 이 라이더 역시 보고 들은 것이 있는지 배터리 내부에서 예열 즉 활성화가 되기를 기다리지만

영 못마땅하다면서 불만을 토로합니다 완전 비추라면서 말이죠 현재 영상을 보시면 크랭킹 시에

최대 전압을 뽑아내면서 배터리는 최저로 4 볼트까지 급격하게 떨어지는 것을 볼 수가 있습니다

이런 경우에는 배터리 제조사마다 BMS작동 최저 전압의 기준치가 다르겠지만 BMS 작동하여

배터리를 보호했을 수가 있고 그렇다면 아마도 배터리는 완전 방전과 같은 휴지 상태여서 

다시 크랭킹을 수행하기 위하여 배터리가 살아나는 데에 더 많은 시간을 할애해야 했을 것입니다

하지만 거의 기다리진 못하죠 왜냐? 기존의 배터리 개념으로 봐서는 용납이 안 되는 상황이니까요

 

 물론 현재 시판되는 최신 제품들에는 이에 대한 대비로 BMS가 작동하여 배터리가 휴지 상태가 되어도

강제로 크랭킹을 할 수 있도록 RESTART 버튼이 자리하고 그보다도 더 진보한 경우는 Blue Thooth로 

연결하여 스마트폰으로 제어하고 배터리 상태까지 확인 가능한 제품군까지 출시가 되어있더군요

이제는 시동용 배터리들마저도 스마트한 세상이 된 것이죠 

위의 사례와 비슷하지만 리튬 배터리의 특성을 잘 살려서 시동을 거는 사례도 있는데요

아예 첫 시동이 원할치가 않으면 시계를 보면서 약 30초를 기다린 후 시동을 시도하는 경우입니다

이 경우는 리튬 인산철보다 에너지 밀도가 다소 높다는 리튬 이온 배터리의 경우인데도 불구하고

리튬 배터리의 최대 방전량을 회복하는데 다소 시간이 필요하다는 공통점을 보여주는 사레입니다

통상적인 리튬 배터리의 특성은 이렇듯이 아주 고약한 특징을 갖고 있습니다 

해외에서는 전문적으로 이점을 다룬 영상을 번역하여 캡처해봤습니다 

영상의 번역 기능으로 인한 약간의 부자연스러움이 있지만 핵심은

아마 리튬 배터리의 특징은 배터리가 최대 방전율에 도달하려면 얼마간의 시간을 둬야

한다는 것을 이 유튜버는 알려주려 하는 것 같은데요 날씨가 추울 때는 물론이고

저 개인적으로는 상온에서도 그러한 특징이 있다는 생각이 경험적으로 드는데요

 

아래의 해외 사례를 보면 알 수 있듯이 분명 13.6 볼트로 만충 상태의 스쿠터 배터리가

첫 시동 시의 크랭킹에서는 끊김 현상 없이 기동이 되지만 일단 1차 시동 후에는 

무조건 첫 번째 크랭킹에서는 끊김 현상을 연달아 보여주고 있으니 말이죠

저 역시 구매 후에 인산철 배터리의 특성을 알지 못해 재충전을 위해 전용 충전기까지

구매하며 어떻게든 실 사용을 해보려는 생각만 하고 있다가 고가의 옵션 배터리를 

그냥 방치하는 것은 아닌 것 같아 일단 사용해보기로 가닥을 잡고 재장착을 시도하는데요

다시 장착을 시도하게 된 주된 이유로는 요 근래 시판이 되는 신형 바이크들의

옵션 파트의 배터리를 보고 나서야 다시 사용을 시도하기로 한 것입니다

신형 Naked 바이크의 파트를 검색하다 배터리가 두 종류에 옵션이 존재하는 것을 보게 되어

옵션 파트를 확인해보니 시대의 대세인 리튬 배터리가 무려 AGM 배터리 가격에 3배가 넘는 

고가의 옵션 파트에 포함돼 있었고 분명 전기적으로 적용에 문제가 없으니 옵션으로

그것도 고가의 파트를 포함시켜놨을 거라는 어찌 보면 막연한 생각을 하게 되었습니다 

파트 제원에서 보듯이 AGM의 경우 12 암페어의 배터리지만 옵션의 리튬 이온 배터리는 5 암페어가

적용이 된 것을 보게 되어 저도 그러면 적용이 가능하겠구나 하고 다시 장착을 시도하게 되었네요

물론 확인 사살 차원에서 독일 MOTORRAD에 12 암페어의 배터리에 옵션 장착 5 암페어 리튬 배터리

적용에 관한 의문점과 기술적 자문 및 사용 가능 여부를 구하는 메일은 보내 놨지만 한국의 담당자에게

일임한다는 답신을 보내왔고 제조사인 독일의 기술적인 자문을 부탁한다고 다시 메일을 보낸 상태로

답신을 채 기다리지 못하고 호기심에 미리 재장착 시도를 해본 결과 저도 같은 결과를 나타 낸다 였네요

 

통상 바이크 배터리는 소모품으로 2~3년을 교체 주기로 잘 사용한다 해도 4년을 사용치 못하고

교체하는 경향이 있는 소모품이지만 고가의 제품을 사용하며 리튬의 특성에 적응하느냐

아니면 통상적인 비용에 예전 습관을 그대로 가느냐는 소비자인 라이더의 몫이라 하겠습니다

저는 당시의 최강이라고 선전하는 고가의 리튬 배터리를 모험적으로 선택 장착했었고

그땐 정말 리튬에 대한 이해도가 전혀 없는 상태에서 특성을 제대로 한번 살려보지도 못하고

거의 방치 상태로 중간중간 충전만 하여 보관만 해놨으나 이젠 다시 한번 장착해볼까 싶습니다

지금은 BMW 순정 배터리와 리튬 인산철 배터리 모두 소유 중이지만 그래도 좋다고 하니

장착해보는 것도 나쁘지는 않을 것 같아서이죠 물론 장착 후의 주행 조건을 바꿔야 하는데요

일단 주행을 시작하면 최소 1시간 이상은 주행을 해야 리튬 배터리가 충전이 된다고

해외의 유튜버들이 강조하고 있으니 여러 조건들을 맞춰서 리튬의 특징과 장점

즉 낮은 자가 방전율 순간 최대 방전 보장 빠른 충전 시간 등등의 장점들을

다시 한번 누려보려고 하고 있습니다