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우리집 재난대비/전기전자

재난시 발전기로 2차전지를 충전하자

[SKILL/전기전자] - 비상용으로 1,2차 전지중에 어떤것을 준비할 것인가?










OFF GIRD!!

좁은 의미로는 전력망의 다운을 말하고 블랙아웃이라는 용어로도 잘 알려져 있습니다.


넓은 의미로는 도로, 수도, 에너지 등 우리가 일상에서 살아가는데 필요한


사회 기반망의 다운을 말합니다.





OFF GRID는 자연재해나 사회적 재난에 의해 발생할 수 있는 주요 재난상황중 하나로



재난이 발생한 후 즉시 당면하는 과제이기도 합니다.



본 글에서는 좁은 의미의 OFF GRID 즉, 전력이 끊어진 재난 상황에서 스마트폰,


손전등, 라디오를 구동하기 위한 전력을 재충전하기 위해 필요한 장비를 다룹니다.



우리가 일상에서 포터블 전기/전자 제품을 사용하기 위하여 준비하는 것이


1차전지와 2차전입니다.


특히 2차전지는 재충전이 가능하기 때문에 보다 경제적이며 많은 분들이 AA/AAA나



파워뱅크(스마트폰 보조배터리, 시동용보조배터리) 등의 2차 전지를 보유하고 사용중입니다.



2차 전지를 모두 사용하고 나면 다시 재충전이 필요한데 사회망의 전력이 다운된



OFF GRID 상황에서발전기가 필요합니다.





일반인이 사용할 수 있는 발전기를 살펴보면


1. 태양광 패널



2. 펠티어 소자


3. 엔진식 비상발전기


4. 다이나모 충전기(크랭크 충전기) 등이 있습니다.






1. 태양광


태양광 패널은 ANKER 기준 15W 이상, 중국산은 20W 이상 포터블 방식을 일반적으로 사용합니다.


가격은 5~10만원 선에서 적절한 용량의 발전기를 보유할 수 있고 환경이 좋은 경우 USB 출력으로


일반적으로 5V 2~3A의 출력이 가능하며 1개또는 2개의 USB 소켓을 제공합니다.


야간이나 악천후에서는 발전이 불가능한 단점이 있습니다.


과거의 일부 태양광 패널 중에서는 구름 등에 의한 그늘이 진 후 다시 태양이 드러나


밝은 환경으로 조도가 회복이 되어도 패널의 전력이 회복되지 않는 경우도 있었으니,


관련 정보를 충분히 알아보고 구매하시기 바랍니다.









2. 펠티어 소자


펠티어 소자는 전기를 흘리면 온도차가 발생하고, 온도차를 발생시키면 전기가 흐르는 소자입니다.


실생활에서 흔히 접할 수 있는 것으로는 숙박업소 등에서 사용하는 초소형 냉장고, 제습기에


사용되고 점차 사용범위를 확대해가고 있습니다.


재난대비용으로는 이 펠티어 소자를 캠핑용 스토브에 내장하여 스토브에 불을 지피면


USB 출력이 나오는 BioLite사의 CampStove가 상대적으로 유명합니다.











3. 엔진 발전기


엔진식 비상발전기는 휘발유 등을 연료로 사용하는 캠핑용 발전기나 그 이상의 성능을 가진


제품을 보유하는 것이 일반적입니다.


일반적으로 AC와 DC 출력 모두를 제공하기 때문에 직류장치만 아니라 우리가 일상에서 사용하는


냉장고 등의 기기도 구동할 수 있는 장점이 있습니다.


소형 발전기의 경우 1~3시간 전후의 연속 운전시간을 가지기 때문에 장시간 사용을


위해서는 보다 큰 발전기를 사용하거나 디젤형 발전기를 사용하여야 합니다.


연료만 있다면 시간에 구애받지 않고 전력 생산이 가능하지만 재난상황에서는


이 연료를 확보하는 것이 가장 큰 과제이고 발전기 구동시 다른 발전방법에 비해 소음이 큰것도


단점입니다.(무소음 발전기는 소음이 많이 줄어들긴 했습니다.)









4. 다이나모 발전기



다이나모 발전기 또는 크랭크식 발전기는 기본 원리는 전동기를 물리적인 힘으로 돌리면


전기가 생산되는 원리를 응용한 것입니다.


(개념상 전동기와 발전기의 기본 구조는 동일하고 목적은 상반되는 기기입니다.)


다이나모 발전기는 1800년대에 발명되어 1900년도 초기에도 사용되었을 만큼 긴 시간동안


함께해온 발전기입니다.



나이가 좀 있으신 분들이라면 아주 오래전 검은색 전화기 옆에 달려 있던 크랭크와



자전거의 바퀴에 달아서 전조등을 비추던 발전기가 바로 다이나모 발전기이며



이 다이나모 발전기는 자전거 뒷바퀴에 연결하거나, 풍력발전, 수력발전 등에도 응용할 수 있어


다른 발전방식에 비하여 조금 더 유연성을 가진 발전기로 변형이 가능한 장점이 있습니다.


다만 발전을 위해서는 적절한 회전수를 유지하여야 하며 회전이 너무 빠른 경우는



발전기 자체의 손상도 가져올 수 있어 각별히 주의가 필요합니다.


일반적으로 다이나모 발전기에 대한 의견들이 쓸모없다라는 쪽으로 많이 모아지는데


이 다이나모 발전기를 제대로 사용하기 위해서는 우리가 익히 봐온 손전등이나 라디오 등에


붙어 있는  장난감 수준의 다이나모 발전기가 아니라 적어도 20~30와트급의 출력을 가진


다이나모 발전기가 필요합니다.



참고로 알리에서 110여 달러에 판매되는 30와트급 다이나모 발전기의 경우


실제 출력은 15와트급으로 5V로 변환하면 2A 이상으로 스마트폰 충전에 무리가 없습니다.









참고로 태양광 발전기와 펠티어 소자는 자체적으로 직류출력므로


컨버터를 통한 전압의 변경만으로 USB 충전이 가능하고


엔진발전기와 다이나모 발전기 등 회전하는 발전기의 기본 출력은 교류(AC) 이므로


정류기(브릿지 다이오드 등)를 통하여 직류(DC)로 바꾸어주어야 합니다.


일반적으로 시중에서 우리가 구매하는 대부분의 엔진발전기와 다이나모 발전기는


종류에 관련없이 출력을 DC로 바꾸어주는 정류기가 설치되어 있습니다.





이렇게 발전기가 준비된 경우 우리가 사용하는 스마트폰, 리튬전지, 니켈수소 전지 등을


충전하기 위해서는 USB 장치나 충전기, DC-DC 컨버터 등이 추가로 필요하며


어떤 방식으로 구성하여 활용할 것인지는 개인이 구성하는 각 장비가 사용하는


기기의 전력(전압 및 전류), 2차전지(충전지)의 종류 등에 따라서 달라집니다.









DC 6~40v 입력을 5V USB 출력으로 바꾸어주는 컨버터


비상 발전기는 기기마다 출력전압이 다를 수 있는데


이 컨버터는 6~40V의 DC 전압을 5V 출력으로 만들어줍니다.


차량용 배터리의 12볼트 또는 24볼트 전압도 5V로 만들 수 있어서 하나쯤 가지고 있으면


유용하게 사용할 수 있습니다.









XTAR VC4(입력 5V 2.1A)


5V 저전압으로 리튬이온, 니켈수소 2차전지를 충전할 수 있는 겸용 제품입니다.


태양광 발전기나 펠티어 소자 등 USB 출력을 가진 발전기에서도 사용할 수 있는



저전력 충전기는 재난상황에서 큰 장점입니다.


1번과 4번 슬롯만을 사용하는 경우는 슬롯당 1A 전류,


4개의 슬롯을 모두 사용하는 경우는 슬롯당 500mA의 전류가 흐릅니다.