파워뱅크를 만들어 보자

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

소재로 시작된 만들기

일전에 어머님의 전동휠체어 배터리를 만들어서 교체하고 나서, 기존 사용하던 배터리가 굴러다니는 상황이 되었다.  사실 이번에 사용한  배터리 말고도 5개가 더 있다.  이런 저런 고민을 하다가 파워뱅크를 만들어 보기로 결심했다. 

전동휠체어 배터리는 일반 납산배터리와 달리 충방전에 좀더 특화된 딥사이클용 배터리이다. 딥사이클용 배터리가 일반 납산배터리보다 좋은 점들은 아래와 같다.

( 아래의 장점은 인터넷에서 찾은 내용이며 내열, 전기전도성은 내가 테스트 불가능하다. )

- 일반 납산배터리보다 방전 성능이 탁월하다. ( 90%)
- 일반 납산배터리보다 충전 속도가 빠르다.
- 내열성 및 전기전도성이 우수하다.
- 싸이클 성능이 우수하다.
- 일반 납축전지보다 수명이 길다. ( 일반 2~3년 , 딥사이클 4년이상)

대략 장점을 살펴보면 파워뱅크를 제작해서 사용하기에는 적합하다.

* 특정 딥사이클 배터리는 외형은 납산배터리와 거의 비슷해보이나 리튬인산철배터리셀로 구성되어 있다. 

필요 모듈 구매

어마무시한 파워뱅크를 만들것이 아니라, USB 충전 포트가 있고 5.5파이의 출력 단자를 가지는 간단한 것을 만들기로 기획했다. 배터리 잔량이 표시되고, 저전압 차단 기능을 가지도록 구상했다. 알리에서 폭풍 검색을 통하여 필요한 모듈을 구매하였다.

먼저 배터리 잔량과 USB 충전 포트를 한번에 해결할 수 있는 모듈을 찾았다. 가격도 어마무시하게 착했다.

[ 배터리 잔량 표시 모듈 ]

배터리 잔량 표시 모듈은 대략 이천원 정도면 집까지 배송되었다.

그 다음 준비한 모듈을 저전압 보호 모듈 찾았다. 알리에서 모듈을 검색하면서 매번 느끼는 것은 내가 재료를 사서 만들어도 판매하는 제품들 보다도 싸게 만들수 없다는 점이다. 

[ 저전압 보호 모듈 ]

저전압 보호 모듈은 여러 종류가 있는데, 이 모델은 가변저항을 이용하여 차단되는 저전압을 변경할 수 있는 모델이다. 가급적이면 전압이 고정되어서 보호하는 회로 보다는 전압을 변경 가능한 것이 좋다.  이 모듈은 천원 정도면 집까지 배송된다. 이번에 만드는 파워뱅크는 사용성을 고려해 볼때 최대 5A 정도로 부하가 커버 가능한 설계를 하였다. (실제로는 3A 정도 쓸듯 하다.)

구매한 모듈들은 각각 테스트를 진행하였다. 

[ 잔량 표시기 테스트 ]

특히 저전압 보호 모듈을 11V를 기점으로 On/Off 가 되도록 가변 저항을 조절하였다.

[ 저전압 보호 모듈 테스트 ]

위에 소개한 모듈 이외에 5.5파이 단자를 몇개 더 구했다. 5.5파이 단자는 여분이 항상 있도록 구매해둔다.

배선이 특별히 어려운 것은 아니지만 이 글을 읽는 사람들을 위해서 하나 그려 보았다. 배선도는 아주 간단하다. 

[ 파워뱅크 배선도 ]

제작하기

크게 어려운 것은 없다. 먼저 배터리를 이동하기 쉽도록 바닥판과 손잡이 부분을 만들었다. 바닥판은 배터리 크기와 동일하게 자른다.  

[ 바닥판 ]

바닥판에 배터리를 올렸을 경우 고정이 안되기 때문에 측면판을 만들었다. 

[ 측면판 ]

이렇게 자른 3조각을 목공접착제를 바르고 고정했다. 

[ 양생중 ~~ ]

목공용 접착제가 굳은 후에는 피스를 찔러 넣어 두었다. 아무래도 배터리 무게가 무거운지라 피스 없이는 힘을 못 받을듯 하다. 

그 다음으로 손잡이와 바닥판을 연결하는 부분을 만들었다. 

역시 목공용 접착제로 붙이고 나중에 피스를 찔러 넣었다. 특히나 위의 사진에서 세로로 세운 부분은 힘을 많이 받는 부분이다. 

손잡이 이외의 부분은 검정색으로 락카칠을 하였다. 배터리를 올려 놓은 모양새는 아래와 같다. 

[ 생각보다 무거운 파워뱅크 ]

모듈들을 담아 놓을 케이스를 하나 만들어야 했고, 3mm 합판을 이용하기로 했다. 먼저 상판에 모듈이 배치될 위치를 그렸다. 

[ 그림을 그린 곳은 사실상 뒷면 임 ]

필요한 곳에 구멍을 뚫고 모듈들을 끼워 넣었다. 저전압 보호 모듈은 그냥 뒷면에 고정하는 형태 이다.

[ 대략 얼기설기 ]

그리고 미리 만들어둔 바닥쪽면과 합체 하였다. 

[ 컨트롤 패널 완성? ]

마지막으로 배터리와 연결하면 된다. 

[ 파워 뱅크 완성 !! ]

끝으로

이 물건은 내가 사용할 것은 아니며, 캠핑을 좋아하는 지인에게 선물을 줄 예정이다.  12V용 출력은 전등이나 전기장판을 켜는데 사용할 것으로 추측된다.  

- 2024-04-17 추가

아직 지인에게 전달하기 전이라 필요한 것들을 추가로 만들어 주기로 했다. 먼저 집에 LED 모듈이 있어서 이를 이용하여 거치형 등을 하나 만들었다. 

[ 나름 깔 맞춤했다 ]

[ 고정용 노브도 만들고... ]

[ 요런식으로 파워뱅크와 결합한다 ]

[ 켠 상태 ]

LED 모듈이 크지 않아서 아주 아주 밝은 형태는 아니다. 저 모듈은 12V에서  0.35A 정도의 부하가 걸리는 모듈이다.  판매자는 이 LED 모듈의 소비 전력이 25W라고 소개하였으나 현실은 5W 수준이다.  현재 알리에서 주문한 12V 전기 장판이 있는데 이것이 지인을 만나기 전에 배송되어 온다면 장판 역시 개조해서 함께 전달할 예정이다. 

- 방전률이 높은 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

장수배터리를 만들어보자 - 제2편 (제작편)

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

 1. 배터리 케이스 제작

재료는 구매했지만 운송중(대략 배송까지 2주 걸림)이라서 케이스를 먼저 만들었다. 어차피 케이스의 가로 및 세로 최대 크기는 정해져 있는 터라 높이 정도만을 고민했다.  애초에 배터리셀을 그냥 구매한 것이 아니다.  미리 시뮬레이션을 해서 200mm X 160mm 정도의 공간에 들어갈 수 있는 상황으로 배터리셀을 구매하였다. 

배터리셀이 도착하기전에 처음 장벽은 세로의 길이였다. 

배터리 셀은 4 X 4 형태로 배치 하려고 하는데, 케이스를 합판으로 만드는데 합판 두께가 5mm 정도 된다는 것을 생각하지 못하고 있었다. 배터리셀의 지름이 40mm인데 이걸 연속으로 붙이면 이미 160mm가되고, 양쪽에 5mm 합판을 대면 총 170mm가 되는 상황이었다. 전동휠체어가 근처에 있다면 다시 공간을 확인해 보겠지만 편도 3시간 거리에 있는 어머님댁에 갈수도 없는 상황이라 16cm이내로 만들어야 했다.

[고민의 흔적 ]

처음에는 비스듬하게 내부에 꼽아 넣는 방법을 고민해 보았으나 이때는 가로 길이가 또 문제가 될것 같았다. 결국 지그재그(위의 사진에서는 왼쪽 부분)로 배치하면 필요한 치수가 나오는 것으로 계산되었다.

배터리 케이스는 합판으로 만들었다. 사실 합판 가격도 만만치 않다. 치수를 적어서 보내면 꽤 정확하게 재단까지해서 주지만 18T 정도만 되어도 가격이 만만치가 않다. 내가 자주 사용하는 방법은 합판 쪼가리들을 박스 단위로 구매하고 이 조각들을 붙여서 사용한다. 이번에도 4박스 주문했다. 박스 내부에는 다양한 크기와 다양한 두께의 합판 조각이 존재한다. 크기는 최대로 큰 것이 내 손바닥 두개 합친 정도이다.

일단 필요한 크기가 되도록 목공용 접착제로 붙였다. 바닥판은 18T, 옆면들은 5T로 준비하였다. 바닥이 힘을 많이 받을것 같아서 두꺼운 것을 쓰기도 하였지만, 옆면들은 배터리가 들어갈 자리를 고려한다면 두꺼운 합판을 사용할 수가 없었다.

필요한 크기보다 크게 붙여서 만들고, 다시 필요한 크기로 재단하였다. 케이스의 한번이 대부분 2조각 이상 붙여서 만들었다. (음 언젠가는 원장을 사서 잘라서 쓸 날이 오면 좋겠다.)

각각의 파트를 접착제를 바르고  붙인 후에 피스로 고정하였다. 

재단을 잘 했다고 생각했으나 생각보다 오차가 있었고, 또 중간 중간 이어 붙인 부분이 문제가 되었다. 5T 합판의 경우 접착면이 좁아서 생각보다 잘 붙어 있지는 않았다.  어렵게 어렵게 윗 뚜껑을 제외하고 만들었다. 

처음에는 뚜껑도 피스로 고정할까 생각을 했었지만, 아무래도 향후 유지보수를 위해서는 쉽게 탈착이 가능해야 할 것 같아서 그냥 밀어 넣는 형태로 기획하였다. 밀어 넣었다가 빼기 쉽게 손잡이를 끈으로 만들었다. 

[ 뚜껑의 앞면 ]

[ 뚜껑의 뒷면 ]

실제로 장착을 한다면 아래의 모습이 된다.

[ 합체 완료 ]

배터리 케이스는 위에 사진에는 1개이지만 실제로는 2개를 제작하였다. 

전동 휠체어는 어느 정도 물기에 노출되어 있는 상태인데, 배터리 케이스가 나무 재질로 만들어진 터라 아무래도 방수 처리를 해야 할 것 같았다. 이것 저것 고민해 보았지만 그냥 락카를 칠하는 것이 좋을듯 하여 주말 외부에 나가서 바닥에 신문지를 깔고 칠했다. 또한 시간을 들여서 두번씩 칠했다. (한번 칠하고 핸드폰으로 게임하다가, 마른 후에 다시 칠하고 게임하다가 집으로 들고 들어왔다. )

[ f락카칠 완료 ]

집에 돌아온후 +, - 관련해서 라벨을 만들어서 붙였다.

2. 배터리셀 결합

4S4P 형태로 결합하는 것이 어려운 것은 아니다. 특별히 배터리셀 구매당시 버스바를 같이 배송해줘서 이걸 이용하였다. 버스바의 갯수가 부족해서 나중에 추가 구매한 것이 함정이긴 하다.

평상시에는 무거워서 바닥에 두었단 배터리팩 1개 분량의 셀을 책상위로 올렸다. 

배터리셀이 1개당 0.5KG정도 된다. 16개면 대략 8 ~ 9KG 정도될듯 하다.  그후에 개별 포장되어 있는 종이박스에서 하나 하나 꺼냈다. 꺼내다 보니 자꾸 옆으로 굴러가서 클램프로 벽을 만들었다. 

[ 클램프벽 ? ]

일자로 배터리셀을 결합하는 것은 쉽지만, 지그재그로 결합하는 것은 그렇게 쉽지 않았다. 

[ 4개씩 병렬 ]

한가지 팁은 처음 부터 너트를 꽉조이지 말고 살금 살금 조여서 각도를 맞춘 다음에 꽉 조이면 된다. 하지만 대부분 다시 풀었다가 조여야 하기 때문에 너무 무리를 해서 조일 필요는 없다. 각 4개씩 병렬로 연결한다.  

위의 사진에서 보면 두 종류의 버스바(Busbar)색상이 있는데, 은색은 배터리 셀을 구매할때 함께 배송된  것이며, 구리색은 나중에 모자라서 20개 정도 더 구매한 것이다. 

그 후에 직렬로 연결한다.

[ 이번엔 직렬 ]

4S 4P 연결 이라는 마치 전문 용어를 이야기 하는 것 같지만 실제로는 간단한 연결이다. 4개씩 병렬로 연결한 4묶음을 직렬로 연결한다는 뜻이다. 

[ 4S 2P, 4S 3P, 4S 4P 결선도 ]

연결한 다음에는 절연이 아닌 형태 유지를 위해서 내열 테이프를 감아주었다. 

[ 내열 테이브로 칭칭 ]

그리고 무게가 무게 인지라 케이스에 넣고 빼기가 용이하게 하기 위하여 끈으로 손잡이를 만들었다. 

[ 대충 묶은 끈 손잡이 ]

일단 여기까지 만든 다음 몇일을 대기하였다. 대기한 이유는 BMS를 처음에는 연결할 생각이 없었으나 실제 충전테스트를 해보니 BMS가 없는 경우에는 셀 벨런싱이 아주 엉망이 되어 버리는 것을 발견하였기 때문이다. 결국 BMS를 주문하였고 배송되는데 일주일 이상 걸렸기 때문이다.

3. BMS 결합

연결에 특별히 어려운점이 없는 터라 아래의 그림대로 연결하면 된다.

(배터리팩 제작후 약 2주후에 이 글을 작성중인데 사진을 찾아보니 없다. ㅠㅠ)

배터리 묶음 위쪽에 BMS를 놓고 각각 필요한 부분을 연결하였다. 위의 사진에서 보는대로 연결하면 된다. 어디 동영상등의 설명을 보면 0V, 3.2V, 6.4V, 9.6V, 12.8V의 순서로 전선을 연결하라고 하는데 의미가 있는지 모르겠다. 보수를 위해서 밸런싱 충전용 전선을 뗄때는 이 순서의 역순으로 떼지는 않기 때문이다. (뭐. 그래도 낮은 전압 순서로 연결해달라고 그랬으니 그렇게 했다.)

다 연결하고 나서 다시 내열 테이프로 BMS를 칭칭 감았다. 그리고 배터리와 붙여놓고 다시 내열테이프를 붙여서 고정했다. 

[ BMS 장착 ]

[ 지금은 충전중 ]

내가 가지고 있는 장비로는 14.4V로 최대 10A 정도로 충전 가능한데, 12.6V인 위의 배터리 팩을 4시간 정도 걸려서 14.4V로 만들었다. 대략 30Ah 충전했다고 치면 충전전 65%정도의 상태 였을듯 하다. 

일단 만충 상태를 만들고 케이스에 담았다. 그리고 끝자락의 터니날은 쇼트를 방지하기 위하여 테이프로 잠시 봉인을 했다. 

[ 왼쪽은 제작 완료, 오른쪽은 제작중 ]

이렇게 두세트를 한달 넘게 걸려서 만들었다. 오래 걸린 이유는 재료 조달 부분이다. 처음 생각한 것은 한번에 필요한 모든 것을 구매하는 것이었는데, 제작하다보니 3회에 걸쳐서 구매하는 형태가 되었다. 

4. 끝으로

대략 한달 정도의 여정으로 '장수배터리' 2개를 제작완료 하였고, 주말에 어머님을 뵈러 이동하였다. 마음이 들떠서 그런지 토요일 아침일찍 일어나서 출발하였고, 두시간 반이 걸려서 9시 쯤에 어머님댁에 도착하였다. 

들뜬 마음으로 작업을 해서 그런지 사진 한장 찍지 않았다. 제작한 배터리팩은 실제 배터리보다 가로, 세로 방향은 살짝 작았으며, 높이는 더 컸다. 장착하는데 큰 문제는 없었다. 다만 높이가 커진 상황이라 전동휠체어 상판 정도가 살짝 뜨긴했지만, 운행에는 큰 문제가 없엇다. 

배터리 장착후에 1차 적으로 20분 정도 운행해 보았다. 그 후에 BMS의 발열 상태를 검사 했는데, 미열도 발생하지 않았다. 마감처리 하고 장거리 운행에 나섰다. 보통 어머님이 운행하시는 거리의 약 3배를 운행해 보았다. 이 거리를 이동했는데 출력이 떨어지지 않았다. 

그 후에 밤사이 충전을 테스트 하였고, 큰 문제 없이 충전이 완료되었다.

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

설계하는 부분이 궁금하다면 아래의 링크를 살펴보자.

[장수배터리를 만들어 보자 - 설계편 ]

장수배터리를 만들어보자 - 제1편 (연구 및 재료 조달편)

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

0. 서론

 시골 어머니의 전동 휠체어 배터리가 말썽이었다. 편도 3km 정도도 왕복을 못할 정도로 배터리의 상태가 나쁘게 되었다. 전동 휠체어는 두번째 구매였는데, 이번 버전은 배터리 수명이 이전 버전보다 짧았다. 

[ 전동 휠체어 ]

배터리를 교체하기 위하여 1차적으로 분해하였고, 크기를 조사하였다.

[ 세상 좋다. 핸드폰으로 크기 측정 가능 ]

사실 핸드폰으로 재는 것은 비 추천이다. 1cm 정도의 오차가 생길 수 있다. 일반적으로 전동 휠체어에 사용되는 배터리는 일반 납산배터리는 아니며, 딥사이클용 배터리가 사용된다.  물론 요즘에는 또다른 트랜드가 생겼다. 

1. 장수배터리란?

 어감으로 느낄때 오래쓰는 배터리 정도로 생각된다. 국내에서는 해당 이름은 제품이름으로 등록되어 있다. 

[ 장수배터리 50A ]

생김새는 일반 납산 배터리 비슷하게 생겼지만, 실제 구성은 전혀 다르다. 리튬인산철(이하 LFP) 기반의 배터리이다.  납산 배터리의 최대 사이클(충방전)이 300회 정도라면, LFP 배터리는 3000회 정도로 훨씬더 오래 사용이 가능하다.  또한 LFP 배터리는 에너지 밀집도가 납산 배터리보다 높다. 같은 부피라면 LFP 배터리에 전기를 두배 정도 더 담을수 있다고 생각하면 된다. LFP 배터리의 단점은 당연히 가격이다. 대략적으로 계산하면 LFP 배터리는 10배 더 오래 쓸 수 있지만 가격이 4배 더 비싸다. 

LFP 배터리(4개 직렬연결시)는 만충전압이 14.4V로 납산배터리와 동일하며 사실상 자동차배터리로도 사용가능하다. 

이 장수배터리라는 것을 구매하여 어머님 전동차의 배터리를 교체할 계획이었으나, 안타깝게도 적당한 크기의 제품이 없었다. 20cm X 16cm의 바닥에 올려져야 하는데, 배터리를 받치는 프레임이 가운데 비어 있어서 크기가 작으면 프레임 중간을 가로 지르도록 용접을해야 하며, 크기가 크면 프레임 프레임 자체를 잘라서 다른 조각으로 이어 붙어야 하는 상황이었다.  배터리가 큰 경우가 작업량이 훨씬더 많은 상황이었다.  높이도 마냥 높은 것을 넣을 공간이 아니라는 것은 알았지만, 설치시에 보니 실제 배터리보다 4cm 정도 높아지니 커버를 씌우는데 문제가 생기긴 했다. 

선택지는 아래의 가지 였다.

- 크기가 작은 LFP 배터리를 사서 용접을 몇 포인트 해서 교체한다.

- 크기가 큰 LFP 배터리를 구매하고, 전동차 프레임을 잘라내고 다른 소재로 이어 붙여서 장착한다.

- 필요한 크기의 LFP 배터리를 제작한다.

내 수준에서 용접은 정말 손방인터라 결국 LFP 배터리를 제작하기로 결정했다.

2. LFP 배터리 셀

LFP 배터리 셀은 종류가 원기둥 모양과, 직육면체 모양이 있다. (사실 만들기 나름 아닌가? 필요하면 삼각기둥 모양으로도 만들듯 하다.) 

[ 직육면체 모양의 LFP 배터리 셀 ]

[ 원기둥 모양의 LFP 배터리 셀 ]

14.4V 를 만들기 위해서는 4개를 직렬로 연결해야 하며, 총 80Ah로 만들기 위하여 다시 병렬로 4개를 연결하기로 결정하였다. 4 X 4 = 16개가 필요하며, 이를 2개 (원래 전동 휠체어가 12V 배터리가 2개 들어간다) 만들기 위하여 32개를 구매하였다.  배터리 1셀당 대략 가격은 1만원정도 한다.  구매 링크는 아래에 기재한다.

[ 배터리셀 구매 링크 ]

* 아.. 내가 이렇게 알리를 광고해주는데 커미션 좀 받으면 좋겠다. 

32개를 동시에 주문하면 관세를 내야 하기 때문에, 16개씩 따로 따로 주문했다. 주문후 2주 정도에 집에 안전하게 도착했다.  수령후에 각 셀들의 전압을 측정해 보았으며, 각 셀은 3.14 ~ 3.16V로 거의 일정하였다. 

3. BMS (Battery Management System)

처음에는 BMS를 사용하지 않고 배터리팩을 만들려고 했었다. 배터리셀을 먼저 구입하여 4S4P 연결 방식으로 연결한 다음에 충전을 걸어 보았다.  배송당시 각 셀들의 전압이 3.16V정도로 일정했다. 4개의 직렬연결을 했기 때문에 전압은 12.64V 이었다. 이렇게 연결한 상태에서 14.4V를 걸어서 충전해보았다. 충전은 10A로 대략 30분 정도한 다음에 각 셀의 전압을 측정해 보았다.

 결과가 너무 안타까웠다. 중간에 걸쳐있는 셀 대비 끝자락들의 셀이 전압이 상대적으로 높았다. 가장 높은셀이 3.7V 정도였고, 가장 낮은 셀이 3.4V 정도였다. 

결국 충전시에 셀 밸런싱이 필요하다고 생각하게 되었고 BMS를 구입하게 되었다.

[ BMS ]

이것은 BMS는 LFP 배터리 4셀을 위한 녀석이다.  

내가 구입한 링크는 아래와 같다.

[ 4S LFP용 BMS 구매링크 ]

구매링크를 따라가서 무조건 구매하는 것은 아주 좋지않은 생각이다. 자신의 상황에 따라서 성능을 잘 살펴야 하며, 내가 구매당시 세일중이었을떄 확률도 크기 때문에, 구매하기전에는 열심히 따져봐서 구매하는 것을 추천한다. 

이 물건의 가장 맘에 드는 부분은 평상시 150A를 흘려 보낼 수 있으며 순간 최대로 300A를 보낼 수 있는 부분이다. 물론 판매자가 기록해 놓은 글이기 때문에 성능을 확실하게 믿지는 못하지만, 대략 50A는 충분히 Current로 내보낼수 있는 형태로 보였다. 내가 가지고 있는 장비로는 허용전류가 측정 불가능하며, 전동휠체어는 이론상 15A 이하로 부하가 걸리는 것으로 추정된다. 

4. 기타 부자재

단순히 배터리셀과 BMS 만으로 배터리팩을 만들수 있는 것은 아니다. 케이스를 만들 소재, 최소 30A를 보낼수 있는 전선이 1미터 정도 필요하다.  전선의 경우에는 8AWG 정도면 될듯 한데 내 경우 가지고 있는 것이 없어서 네X버에서 차량용 접지선을 구매하였다. (이유는 전선의 끝자락에 링터미널이 필요했는데 마침 이게 용도에 맞는 터라 2개를 구매했다.

그외에 뭐 땜납, 절연 테이프, 로프(?) 등이 필요하다. 대략 집에서 굴러다니는 것들이라서 이번에 구매한 것은 아니다. 

만드는 과정은 아래의 링크를 확인해 보자.

[ 장수배터리를 만들어 보자 - 제작편 ]

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

탁상드릴(Bench Top Drill Press)을 위한 퀵 릴리즈 클램프를 만들어 보자 - 2편 (제작편)

0. 설계도 확인

일단 설계도를 한번더 확인해보자. 크게 3파트로 나뉘어져 있다. 

위의 그림에서 본다면 1번(하얀색), 2번(초록색), 3번(빨간색)으로 구별된다.
설계 관련된 내용은 아래의 링크(1편)을 참조하자.

1편 (설계편)

1. 1번 파츠 만들기

1번 파트는 처음부터 3조각을 붙이는 것으로 설계했다. 직쏘 같은 것으로 자른다면 1개 조각으로 가능하겠지만, 가공의 편리성을 위하여 3조각을 붙이는 방식으로 설계했다.

각 조각을 일단 아래와 같이 준비한다. 

같은 소재로 3조각을 준비하여도 되지만, 힘을 받는 다리 부분이라서 좌우 조각은 대나무를 이용했다. 특별히 대나무를 산것은 아니고, 길거리에 버려진 부서진 행거(대나무로 되어 있었슴)를 주서다가 분리해 놓은 것이 있어서 사용하였다.

약 30mm 부분은 8mm 전산볼트가 지나갈 자리이기때문에 미리 구멍을 뚫어 놓는다. 붙여 놓으면 대략 120mm 정도 깊이로 구멍을 가공해야 하기 때문에 작업이 어려울수 있으니 미리 가공을 한다. 아래의 그림 참조

[ 구멍 참조 ]

구멍 가공이 다 되었으면 목공용 접착제를 이용하여 3조각을 붙인다.

가운데 조각이 좌우 조각과 비교하여 살짝 두꺼워서 작품이 그렇게 이쁘게 나오지는 않았다. 어쩔수 없이 붙이고 나서 샌딩을 해서 높이를 맞추었다.

[ 사포로 갈아냈음. ㅠㅠ ]

혹시나 목공용접착제로 붙인 부분이 힘을 받으면서 떨어질까 걱정되서 좌우 조각과 가운데 조각을 고정시키는 피스 2개를 찔러 넣었다.

[ 위 : 피스구멍, 아래 : 전산볼트용 구멍 ]

1번 파츠에 대한 이후의 작업은 2번,3번 파츠를 만들고 나서 작업했지만, 어차피 작업 순서는 크게 차이가 없기 때문에 먼저해도 상관없다.

사실 위의 사진만 봐서는 와셔나, 스프링이 왜 저 위치에 고정되어 있는지 알 수 없을 것이다. 와셔 위치는 2번 파츠의 노브 볼트가 접촉되는 부분이며, 스프링의 위치 역시 1,2번 파츠가 만나는 부분이다. 

[ 오늘의 희생자 ]

다 만들고 사용해보니, 고정시킬때 살짝 미끄러운 느낌이 들어서 코팅장갑을 잘라서 다리 부분에 붙였다. 나름 미끄러지지 않고 좋다.

[ 희생은 헛되지 않았다. ]

2.  2번 파츠 만들기

2번 파츠 역시 2개의 조각을 붙여서 만든다.  1번 파츠가 여러 조각을 붙인 이유는 모양새 때문이라 하면, 2번 파츠는 두께를 위해서 붙였다. (두께를 30mm쯤으로 만들기 위해서..)

너비는 1번 파츠와 같게 만들면 된다. 길이는 1번 파츠보다 30mm 정도 짧으면 된다. 1번 파츠의 와셔 위치 및 스프링 위치에 맞추어 8mm구멍, 스프링위치의 중앙에 3mm 구멍을 뚫었다.  스프링쪽은 위치 확인용이다. 

8mm 구멍쪽으로는 전산볼트 + 노브를 이용하여 조이거나 풀 예정이어서 아래의 사진과 같이 너트를 하나 찔러 넣는다. 너트가 있는 면은 실제 사용할때는 보이지 않는 면이다.

또한 1번 파츠와 2번 파츠를 결합하기 위하여 2번파츠 좌우에 연결용 조각을 피스로 고정시켰다. 

[ 1, 2번 파츠를 연결한 모습 ]

1, 2번 파츠의 연결은 8mm 전산볼트를 가로질러서 끼우고 좌우에 너트 2개를 이용하여 고정하였다.

[ 스프링의 위치 확인 ]

스프링의 역활은 뒤쪽에서 간격을 벌려서 앞쪽이 들어 올려지게 만든다. (스프링이 없다면 앞쪽이 밑으로 쳐지게 되어 사용하기 불편해진다.)

[ 앞쪽이 쳐진 상태 ]

3. 3번 파츠 만들기

역시나 두께를 위하여 동일한 크기로 두개 준비한다.

[ 15mm 합판 ]

[ 양생중 ]

목공용 접착제를 이용하여 잘 붙이고, 중심의 위치를 표시한다.

가운데 구멍이 45mm 정도 이어야 하기때문에 대략 적인 그림을 그려 보았다. 어차피 홀쏘를 사용할 것이라서 원을 그리는 것이 큰 의미가 있는 것은 아니지만, 대략적인 형태를 짐작하기 위하여 연필로 대충 그려 보았다.

3번 파츠는 위의 사진과 같이 꼭 절반을 잘라낼 필요는 있는 것은 아니지만, 드릴 프레스에 결합, 해체가 용이하도록 반을 가르고 8mm 구멍을 냈다.  한쪽에는 Insert nut를 꼽아서 다른쪽에서 조일수 있도록 만들었다. 

[ Insert Nut (번데기 너트) ]

반대편은 아래의 사진과 같이 8mm 볼트에 노브를 달았다. 

4. 마지막 결합

1번 파츠와 2번 파츠는 피스 방식으로 연결했다.  3번 파츠는 먼저 연결한 파츠에 목공용 접착제로 붙인다.  

다만 3번 파츠와의 연결은 나머지 파츠와의 높이를 고려해야 한다. 드릴 프레스와 결합 했을때의 상황을 고려하여 같은 높이에서 접착하는 것이 아니라 3번 파츠 보다 나머지 파츠들이 아래쪽에 위치하도록 붙여야 하는 경우가 있을 수 있다.  위의 사진에서 보면 '단차필요'라고 적은 부분과 관련이 있다. 또한 단차가 큰 경우에는 3번 파츠와 나머지 파츠들의 결합력이 떨어질 수 있기 때문에 '보강재'를 추가로 붙일 필요가 있다. 

5. 실제 사용

실제 사용하는 형태는 아래의 사진을 참조하자.

실제 사용하면서 첫번째 문제점이 2번 파츠 상단의 고정용 노브의 크기가 너무 작아서, 고정할때 손가락이 너무 아팠다. 이걸 보안하기 위하여 노브를 좀더 크게 만들어서 고정하였다. 손가락은 편해지긴 했지만 '퀵 릴리즈' 라는 이름에 살짝 걸맞지 않은 느낌이다. 고정용 노브에 대해서는 향후 기계공학적(먼가 거창하네.....)으로 개선할 예정이다. 

- 2024-04-22 추가

2번 파츠 상단의 노브를 퀵릴리즈 컨셉에 맞게끔 다시 만들려고 하였으나, 일종의 귀차니즘 때문에 아직도 못 만들었다. 다만 노브를 크게 만들어도 고정을 하기 위해서는 그리 편안하지 않았기에, 급한데로 중간 단계의 개조를 진행하였다.

노브에 구멍을 4향으로 뚫어서 필요시에 핸들을 꼽아서 돌리는 구조이다. 말로 설명하기 어려우니 아래의 사진 2장을 참조하자.

[ 4개 구멍 추가 ]

[ 핸들은 M8 볼트 ]