2023년 3월 30일 목요일

디월트 호환 배터리 이야기

1. 구매

사람마다 선호하는 브랜드는 다르다. 내 지인은 Bosch를 선호한다. 여기에 영향을 받은 나도 Bosch로 시작을 했지만, 나는 DeWALT를 선호하게 되었다. 사실 예전직장 근처에 디월트체험관이 생겼고, 두번 가봤는데 실제 경험해보니 참 가지고 싶은 물건들 이었다. 아마 이때 부터 디월트라는 브랜드에 대하여 호감을 가지게 되었나 보다.  주머니 사정을 고려하여 전공 공구는 정품을 구매하더라도, 배터리는 호환 배터리를 사용하기로 결정하였다.

그래서 처음으로 부품을 구매하여 20V 6A배터리팩을 만들었다. 

[ DeWALT 배터리팩(20V Max 6Ah)을 만들어 보자 ]

아주 만족스러운 배터리팩 이었지만, 문제는 무게 였다. 생각보다 무겁다. 장시간 작업이 아니고 간단한 작업을 하기에는 너무 무거운 형태라 3A 배터리팩을 만들어야 겠다는 생각이 들었다.  만들려고 하려면 또 케이스와 PCB 및 18650 배터리를 구매해야 해서 알리를 검색하던 중간에 나름 대박인 물건을 발견하였다.


아래의 링크로 확인이 가능하다.

[ 알리표 디월트 배터리 ]

* 확인해 보니 위의 링크는 더이상 찾을수 없는 물건이라고 한다. 그래서 취소선 추가


실제로 내가 구매한 가격은 위의 가격이 아니고 2개 세트를 $19에 구매하였다..  요즘 알리에서 하는 "꽁돈대첩"을 이용해서 좀더 할인받은 형태로 구매한 결과이다. 

굳이 믿지 못할 배터리셀이 들어가 있는 이 배터리팩을 사게 된 이유는 케이스 + PCB 만을 두세트 구매하는 가격이 그렇게 싸지 않기때문이다. 이것만 구매하는데 $10 이하로는 힘들어 보였다. 제품 구입 및 배송료를 합하니 대략 $14 정도여서 고민하다가 이 제품을 찾게된 것이다. 배터리셀이 아무리 못 믿을만 하더라도 일단 사용할만하고 필요시 배터리셀만 바꾸면 되기 때문이라고 생각했다. 

또한 가격을 고려해 본다면 실제 용량이 3Ah가 된다는 것은 불가능하기에 이부분도 감안하고 배터리를 구매하였다.


2.  분해

대략 2주만에 물건이 배송되어 왔다. 외관은 별 문제없고, 일전에 만든 배터리팩과 거의 동일한 수준의 외형이었다. 아니. 정확하게 말하면 스티커까지 붙어 있기 때문에 좀더 미려해 보였다.

[ 외관 1 ]

[ 외관 2 ]

일단 가지고 있는 툴에 결합하여 사용해 보았다.  심야인 상황이라 부하가 있는 테스트는 못하였지만, 잠깐 사용해 보았고 정상적으로 동작하였다. 

정상동작을 확인한 후에 바로 분해하였다. 분해는 어렵지 않다. 바닥면에 있는 별모양 나사 4개를 풀면 끝이다. (물론 결합도 마찬가지이다.)

외부 플라스틱 부분과 배터리 부분은 쉽게 분리가 된다. 어차피 배터리팩을 만들어 보았고 그것과 구조가 동일하기 때문에 어려운 부분은 없었다.


[ 일단 분리 !! ]


분리해 보고서 알게 되었는데, 이 제품은 타 제품보다 꼼꼼한 부분이 있었다. 타 제품을 구매한 것은 아니지만 인터넷에 공개된 다른 제품들의 분해사진을 통하여 정보를 수집하였다. (사실 이 제품을 구매하기 전에 여기 저기서 구매후기나 분해사진등을 보았다. )

꼼꼼하다고 생각되는 부분은 아래 세가지 이다.

첫째 : 18650 배터리의 양극 부분에 절연지(또는 절연링이라고 한다)를 잘 붙여 놓았다. 이것은 위에 분리한 첫번째 사진을 보면 된다. 

둘째 : 0.2mm의 니켈플레이트를 사용하여 배터리를 연결하였다. 


위의 사진에는 캘리퍼스의 숫자가 보이게 하려고 촬영한 탓에, 실제 어느 부위를 측정하고 있는지 잘 알수 없지만 배터리에 붙어 있는 니켈플레이트를 측정하고 있는 사진이다.
일부 제품은 0.1mm 두께의 니켈플레이트를 사용한 것들이 있다. 0.1mm 두께로 10A를 보내는 것은 바람직하지 않다고 생각한다.

셋째 : 온도센서가 배터리쪽에 잘 부착되어 있다. 아래의 사진중 빨간색 동그라미 부분을 보면 배터리쪽에 하얀색 고무 같은 것으로 온도센서가 부착되어 있다. 온도센서가 배터리와 가깝게 붙어 있어야 열감지가 쉬운데 단순히 테이프로 붙인 것이 아니라 전자회로쪽에서 쇼트나 고정을 위해서 사용하는 그 소재(사실 이름이 먼지 모름)로 고정되어 있다. 그외에 초록색 동그라미를 표시한 부분인데, 여기 배선이 두껑을 닫다가 눌릴수 있고 쇼트가 날수도 있어서 고정시켜야 하는데, 내열테이프로 잘 자리잡도록 고정해 두었다.



마지막으로 배터리는 확인할 수 있는 회사는 아니였다. 배터리에 찍인 글자는 YG18650이라고 되어 있었다. 



내가 가진 장비 기준으로, 용량체크를 위해서는 일단 배터리팩에서 셀을 분리해서 측정해야 하는데, 약간의 귀차니즘이 발동해 버렸다. 아무리 꾸진 배터리셀이라도 당장은 쓸 수 있기 때문에 현 시점에서 분리할 필요가 없다고 생각해서 이다.

그리하여 웹서핑을 열심히해서 이미 동일한 배터리에 대하여 용량을 테스트하신 용자분의 글을 찾아보았다. 

[ YG18650 배터리 셀 테스트 ]

영어 사이트가 아니기 때문에 구글의 도움으로 번역본을 읽어 보았지만, 사실 읽지 않아도 되었다. 위에 링크에 포함된 내용중에 아래의 그림 한장만으로 결론을 알 수 있다.


5셀이 직렬로 연결된 상태로 방전테스트를 진행하였고, 그 결과 용량이 1651mAh 이었다. 즉 이 배터리는 3Ah의 용량을 가지는 것은 아니고, 실제 용량은 2Ah미만 (대략 1.8Ah)으로 측정되었다. 


-2023-04-21 추가
약 0.8A 부하가 걸리는 장치로 1시간 29분 사용하고 나니 전압이 15V이하로 떨어졌다.  
  1.5시간 X 0.8A = 1.2Ah 
결국 이 배터리 팩은 1500mAh 수준이며, 제품 표면에 부착된 스티커의 딱 절반 용량이었다. 워낙 가격이 싸서 불만은 없으며, 배터리셀이 고장나면 LG의 HG2 18650으로 셀을 교체할 예정이다. 

배터리의 경우 방전 능력이 사실상 중요하다. 방전 능력을 1차로 판단 가능한 지표는 C-rate(Current Rate라 읽는데, 충방전율이라고 표현도 한다 )이다. 배터리에 10C 라는 글자가 있는데, 이 글자가 맞다면 이 배터리는 최대 18A 정도까지 방전할 수 있다는 이야기이다.  물론 중국표 배터리는 워낙 스펙이 과장된 터라 믿을 수는 없다.  

C-rate에 대한 내용은 아래 링크에 따로 정리해 두었다.

[ C-rate에 대하여 알아보자 ]


그외에 내부 저항을 측정하는 방법이 있는데, 역시 전문 장비가 없다면 정확한 측정은 어렵다. 아무리 중국표라고 해도 전동공구용 18650 배터리는 중방전 정도 되는 배터리를 사용한다. 이유는 일반방전 배터리를 사용하는 경우 모터의 기동전류 조건을 만족시키지 못하기 때문에 동작이 어렵다. 이에 따라서 중방전 이상 사용한다.  위에 테스트하신 용자분의 내용을 잘 읽어보면 최대 15A 정도가 가능하다고 했으니 고방전까지는 아니더라도 중방전의 상위급 정도로 이해하면 된다. 


3. 조립 및 사용

일단 분해하여 내부 구조를 살펴본 후에 다시 조립했다. 역시 조립후에 한번더 전동 공구랑 결합하여 이상이 없는지 테스트 하였다. 동작은 제대로 하였고 필요한 곳에 사용할 예정이다. 정품배터리는 아무 생각없이 사용하면 되지만,  이번 호환배터리는 아래의 내용을 유의해서 사용해야 할 것이다. (호환 배터리는 제작해서 판매하는 회사가 워낙 종류가 많아서 모두 확인이 안되나, 대략 큰 차이가 없을꺼라 생각된다. )

- 이 배터리팩은 높은 전력을 연속으로 요구하는 전동공구에 적합하지 않다. 
  DCV501(청소기), DCG440(그라인더) 등은 연속으로 사용해야 하며, Current도 높게 걸리는 편이다. 보통 10A가 넘게 걸린다. 이런 장비들에 지금의 배터리팩을 연결하여 가동시킨다면, 배터리에 무리를 주게 되고 결과적으로 배터리 수명이 급격하게 떨어질 것이다.  드릴, 임펙 종류에 사용하되 그것 역시 간간히 사용하는 경우에 적합하다. 

- 가끔 사용 중간에 배터리팩을 손으로 만져보자. 배터리팩이 미지근하다고 생각된다면 사실상 사용을 중지하고 다른 배터리팩을 사용하거나, 쉬었다가 사용하는 것을 추천한다. 배터리팩의 방전 능력에 근사하는 사용을 지속하면 배터리에 열이 빠르게 발생한다. (일반 방전 18650 배터리인 경우 2A로 연속방전을 하면 뜨겁지는 않더라도 미지근해진다.) 이러한 상황이 되면 살짝 쉬어 주는게 맞다. 아니면 방전능력이 더 높은 배터리팩( 5S2P 구조)을 사용하는 것이 맞다.

끝으로.. 이 배터리팩은 가격대비 정말 가성비는 높은 배터리팩임은 인정한다. 하지만 일전에 소개한 것처럼 자기가 직접 18650 배터리셀을 선택하고 구매해서 제작하는 것이 맞을듯 하다. 이유는 자신이 사용하는 환경은 자신이 가장 잘 알기 때문이다.  정품 배터리팩이 비싼 이유는 AS 비용을 포함하고 있어서도 있겠지만, 자신들이 판매하는 모든 전동공구에서 무리없이 돌아갈 수 있도록 설계하기 때문에 스펙이 살짝 높은 면도 있는 것이다. 배터리팩에서 가장 원가가 높은 것이 18650 셀인데, 5S2P 배터리팩을 제대로 만들려면 배터리 가격만 몇만원인 점을 잘 생각해 보자.


- 2023-03-31 추가
내가 가진 장비(2종류)로 이 배터리팩의 5셀에 대하여 각각 내부 저항을 측정해보니 수십번의 측정중에 한번 17mΩ이 나왔다. (측정 결과의 빈도는 100mΩ이 넘는 것이 더 많다.)  이를 바탕으로 짐작을 해보면 이 배터리팩에 사용된 셀들은 방전능력이 나쁘지 않다는 것을 알 수 있다. 

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