배터리의 방전율과 사용 가능 시간

모든 배터리에 공통으로 적용되는 원리 입니다만 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 자동차용 배터리를 기준으로 설명합니다.

자동차에는 12V 또는 24V의 납산 배터리가 사용됩니다.

배터리의 용량을 표시하는 데는 Ah라는 단위를 사용하는 데 일반일들이 이 개념을 잘 이해하지 못하기 때문에 이에 대한 설명을 하고자 합니다.
 
자동차의 배터리는 20시간율로 표시하도록 되어 있습니다.

이 20시간율 이라는 것은 Ah값을 20으로 나누었을 때 나오는 전류값(A)으로 방전을 했을 때 20시간을 견딘다는 의미가 됩니다.


예를 들어 12V 100Ah(이 값을 C라고 표시합니다)의 배터리에 대하여 설명을 합니다.

100Ah의 값을 표준 시간율인20h으로 나눌 경우 5A를 얻습니다.


즉, 100Ah의 배터리는 5A로 방전을 하였을 때 20시간 동안 방전이 가능하다는 의미가 됩니다.

따라서 배터리의 전압인 12V와 방전 전류 5A를 곱한값, 60W의 전력을 소모하는 전기 장치를 연결하였을 때 20시간을 방전 할 수 있으므로

60W x 20h = 1200Wh의 전력량을 꺼내어 쓸 수 있다는 계산이 됩니다.


그러면 5A 가 아닌 10A로 방전을 했을 때 10시간을 사용할 수 있을까요?

아닙니다. 배터리에는 내부 저항이 있어 방전 전류에 따라 이 내부 저항이 소비하는 전력은 주울의 법칙에 따라 전류의 자승에 비례하므로 이 손실은 25(5^2):100(10^2) 즉, 4배로 크지기 때문에 방전 가능 시간은10시간 이하로 줄어 들게 됩니다.

위의 그림은 고율 방전용 배터리의 여러가지 방전율에서 방전 지속 시간을 표시한 것 입니다. 밑으로 그어진 선은 배터리가 회복 가능한 최대로 방전할 수 있는 전압을 표시한 것으로 방전 종지 전압 이라고 표현 합니다.

여기서 20시간율(C/20) 일 때 약 20시간 이상의 방전 지속 시간이 그 두배의 전류에 해당하는 C/10일 때 10시간이 조금 못 미치는 것을 알 수 있습니다. 또한 C/5 즉 표준 방전율의 4배로 방전 했을 때 4시간 정도 방전이 가능한 것을 나타내고 있습니다.

특히 이 그래프는 고율 방전에 적합한 Tubular Type의 배터리에 관한 것이기 때문에 보통의 Grid Type 의 배터리는 이 이하의 방전 지속 시간일 수 있다.

이러한 원리는 10리터의 연료로 80km/h의 속도로 달릴 때 200km를 주행할 수 있는 자동차가 있다고 가정하였을 때 같은 양의 연료로 두배의 속도인 160km/h의 속도로 달릴 때는 절대로 200km의 거리를 달릴 수 없다는 원리와 비슷하다.

특기 사항: C가 어떤 의미의 약자인지를 묻는 질문을 이메일로 받았다.
이 글의 서두에서 표시한 바와 같이 용량을 의미하는 것이므로 Capacity의 약자로 생각하면 된다.