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[솔라투데이7월호기고] 태양광보조배터리 얼마나 알고있나요?

by R.E.F. 11기 백승일 2017. 8. 3.


태양광보조배터리 얼마나 알고있나요?

대학생신재생에너지기자단과 함께하는 태양광 보조배터리 실험


 최근 전기 소비와 관련해 태양광발전에 대한 관심이 높아졌다. 동시에 야외에서 스마트폰 배터리 충전의 필요성이 증가하면서 태양광 패널을 이용한 ‘태양광 보조 배터리’에 대한 관심도 높아졌다. 하지만 막상 구매를 하려고 찾아보면 태양열 보조 배터리라고 적혀 있거나, 패널 자체에 대한 정보가 불명확한 경우가 많다. 그 밖에 가방에 넣어둬도 태양빛으로 충전이 된다고 말하는 등 엉터리 제품이 허다하다. 도대체 어떤 제품을 구매해야 좀 더 합리적이고 알찬 소비를 할 수 있을까라는 생각에 태양광 보조 배터리를 직접 사용해보고 성능을 실험해봤다.

[사진_대학생신재생에너지기자단이 직접 태양광 보조 배터리 실험을 했다.]


 태양광 보조배터리 제품의 선택에 있어 먼저 각자가 원하는 제품을 찾았다. 태양열 보조배터리라고 기재된 제품과 패널에 대한 정보가 없는 제품은 선택 단계에서부터 제외했다. 네 종류의 제품을 선택 구입했으며, 각 각의 제품에 대한 상세 소개는 표 1과 같다. 


 크기도 규격도 천차만별인 태양광 보조 배터리 제품 제품별 규격을 살펴보면 

 A제품5W 규모의 패널에 1개의 연결포트로 구성 돼 있으며 최대 전압 출력은 5V였다. 크기는 가로 210㎜, 세로 370㎜로 무 게는 285g이었다. 아이폰 기준으로 3 시간 8분 충전이 가능했고, 단결정 모듈 2EA 사용과 생활방수가 가능한 것이 특징이었다. 

 B제품은 최대 5V의 전압 출력은 A제 품과 동일했으나 21W 패널을 사용한 것과 2개의 연결포트가 있다는 차이점이 있었다. B제품은 가로 670㎜, 세로 282㎜였으며, 무게는 417g 이었다. 보통의 스마트폰에 대해서 2시간 30분 안에 충전이 가능하다고 설명하고 있었으며, 선파워솔라(Sunpower Solar) 패널을 사용해 효율이 23.5%까지 나온다고 소개했다. 

 네 제품 중 가장 작고 가벼웠던 C제품 은 0.5W 정도의 패널을 사용했고 2개 의 연결포트로 구성돼 있었으며, 출력은 앞서 두 제품과 동일하게 5V였다. 가로 세로 구성은 각각 121㎜, 75㎜로 무게는 167g으로 가벼웠다. 리튬폴리머 배터리를 사용하는 C제품의 태양광 완충 정보는 확인할 수가 없었다. 

 마지막 D제품 역시 출력은 5V로 나머지 세 제품과 동일했으며, 연결 포트 역시 2개로 구성돼 있었다. 1.25W 규모의 패널을 사용하고 있었으며, 가로 130㎜, 세로 80㎜의 크기였다. 무게는 222g으로 비교적 가벼운 편이었으며, 태양광발전을 통해 10일정도 완충 시 간이 소요된다고 설명되어 있었다. 제품에 대한 A/S 보증 기간은 A와 C 제품이 무상 1년이며, B와 D제품은 1 년6개월이다. 가격은 B제품이 가장 비쌌으며, A제품, D제품, C제품 순으로 저렴해졌다.


 태양광 보조 배터리 직접 사용에 의한 실험 전개

 얼마 전만 해도 캠핑족이 단순히 사용해왔던 휴대용 태양광발전 제품은 그 활용 주체가 다양한 사람들로 확대됐으며, 많은 사람들이 소비하고 있는 제품이 됐다. 태양광 보조배터리에 관심을 갖고 구매를 생각했던 소비자라면 한 두 번의 검색을 통해서 제품의 정보가 막연하 게 게시되어 있고, 리뷰의 대부분이 업체에서 제공한 정보를 바탕으로 작성 되었음을 확인할 수 있었을 것으로 생각된다.


[표1. 실험에서 사용한 태양광보조배터리 제품들]

(출처: allo solar, Anker, AllPowerSolar,이지넷 사이트)

 현재까지 태양광을 이용 해 충전하는 방법은 콘센트를 이용해 충전하는 것 만큼 효율이 높지 않아 만족스러운 충전 결과를 얻 기는 어려웠다. 다만, 태양광 보조 배터리에 대한 소비자들의 관심이 높아진 상황에서 시판되고 있는 태양광 보조 배터리를 직접 사용해보면서 비교 체험은 가능했다. 이번 실험은 일반적인 소 비자 입장에서 실험을 진행됐으며, 업체에서 이야 기하는 최적의 조건인 45도 각도와 실제 생활 두 부분으로 나눠 태양광 보조 배터리의 출력과 충전 효능에 대해 알아봤다. 이번 실험은 실제 생활에서 사용하는 모습에 가깝게 실험을 진행했으며, 전문적인 실험장비나 연구기관을 이용하지 않았기에 오차가 존재할 수 있다. 또한, 실제 효율은 실험보다 더 높게 나올 수 있음을 미리 밝힌다. 


태양광 보조배터리 실험과정과 결과


[사진_실험 준비물과 보조배터리 제품들]

 태양광 보조배터리 실험은 지난 6월 2일에 진행됐다. 당시 날씨는 오전 10시부터 12시까지는 햇빛이 쨍쨍하고 맑았으나 바람이 다소 불었으며, 12시부터 오후 4시까지는 간혹 구름이 끼는 날이 었다. 실험은 한강공원 일대 음영이 없는 위치와 실험자 각각의 학교에서 진행됐다. 태양광 보조 배터리 제품 4종, 실험 측정용 방전된 휴대폰, 전류 측정기, 계산기, 삼각자 및 각도기를 실험에 사용했다


Q1. 일상생활에서 태양광 보조 배터리를 활용한다면 어느 정도 충전 될까? 




[사진_일상생활에서 패널형배터리 충전일 실험하고 있는 기자단]







 5W급 태양광 패널로 구성된 A제품과 21W급 태양광 패널로 구성 된 B제품은 손에 들고 다니기에는 너무 크기가 컸다. 고리걸이가 기본적으로 제품 케이스에 있어 야외활동을 할 경우 가방에 걸 어 사용할 것이라는 추측을 바탕으로 가방에 배터리를 걸고 실 험을 진행했다. 보통 가방에 달 때의 입사각은 75도 정도로 경사진 편이었고, 전류 측정 시 0.29에서 0.35A 정도의 출력이 나왔다. 이 날 실험 외에도 실험자 각자의 학교에서도 매고 다니며 측정을 해보았다. 일상생활에서는  나무나 건물들로 인한 음영 구 간이 많고 햇빛을 제대로 받을 수 없는 상황이 많았다. 그 결과 평상시 가지고 다니면서 가방에 매달아 측정한 측정량은 실험 당시 보다 떨어졌다. A제품 이나 B제품과 같은 패널 형태 의 태양광 보조배터리는 크기가 크기 때문에 오히려 해가 잘 드는 곳에 펼쳐놓고 충전을 할 때 보다 많은 충전 효과를 얻을 수 있었다.

[사진_ 제품 C,D의 일상 실험시의 모습]


 일반적인 보조 배터리 형태에 태양광 셀을 부착시켜 나온 형태의 C제품과 D제품은 일상생 활에서는 패널형과 마찬가지로 해가 잘 드는 곳에 놓아두거 나, 손에 들고 다니면서 충전을 진행했다. 이 경우 배터리 충전의 효과는 미미하거나 없었다. C제품은 해가 잘 드는 곳에 놓아 뒀 을 때 0.9A 정도의 적은 출력은 나왔으나 배터리 충전은 전혀 되지 않았다. D제품은 아주 적은 양이 충전되기는 했으나, 햇빛에 잘 노출시켰을 때 시간당 3% 정도만 충전되는 것을 확인할 수 있었다.


Q2. 업체에서 추천한 최적각도 45도에서의 충전 효능은? 

 태양광 보조배터리 업체가 추천한 최적각도에서 배터리 출력은 어떻게 나오는지 실험도 했다. 한강공원에서 네 개의 제품을 음영 없이 동일한 각도에서 측정했으며, 지면과의 각도가 45도에 가까운 나무기둥에 배터리를 고정시켜 실험을 진행했다. 

[사진_고정각에서의 배터리 실험 모습]


 음영이 생기지 않는 곳에서 흙먼지가 쌓이지 않게 닦아주면서 일반 사용자가 일상에서 사용하는 조건과 비슷한 상황에서 실험 을 진행했다. 일반적인 태양광발전 사업과는 달리 보조배터리 업체들은 45도 각도에서 가장 많은 효율을 얻을 수 있다고 했다. 45도로 동일 각을 설정해 최적조건에서 최대효율을 나타내려 노력했다. 


 고장이 나거나 너무 오래되어 배터리 기준 용량의 손실이 있을 법한 휴대전화는 충전 대상에서 제외한 채 나머지 기계를 방전 시켜 충전 했다. 최종 결과 값 갤럭시S6(2550mAh)를 기준으로 환산한 충전량을 계산했다. 결과 값 도출을 위해 {I(전류mA)x효율 (%)}xT(h)=Q(전하량, mAh)의 계산식을 사용했고, 단위 환산 값을 얻어 비교를 했다.


패널 용량이 큰 제품일수록 충전이 잘 돼 


 실험을 하는 내내 ‘태양광 배터리라면 당연히!’라는 기대를 했다. 실험결과를 살펴보면 21W급 패널을 사용하는 B제품은 패널 용량만큼 충전이 잘됐다. 선선한 날씨에 따라 고속 충전도 가능 했다. 추후 진행된 개별 실험에서도 B제품은 평균 2시간 30분정 도의 완충시간과 최대 1.7A 정도의 높은 출력을 보이며 좋은 결과를 나타냈다. A 제품 역시 태양광 패널 용량에 맞는 결과가 나 타났으며, 개별 실험 결과 역시 비슷했다. C 제품과 D 제품은 기 존의 전기충전식 배터리에 태양광 셀을 부착해 놓은 제품이라 출력용량이 내장된 전압으로 측정되었기에 최대한 방전을 시킨 후 저장된 전력이 없는 상태에서 실험을 진행했다. 그 결과 C 제 품은 전혀 충전이 이뤄지지 않았으며, D 제품은 한 시간에 4% 정도만 충전됐다.


종류

패널 용량

평균출력전류

1시간당 충전량

(갤럭시S6-2550mAh기준)

완충시 시간

(갤럭시S6기준

낮시간대 햇빛받는 시간)

A

5W

0.7A

400mAh

6.25시간

B

21W

1.3 A

975mAh

2.56시간

C

0.5W

태양광충전 X

D

1.25W

0.3 A

150 mAh

16.66시간

[표2_용량별 평균출력전류와 완충시 시간 산출 표]


태양광 보조배터리 구매한다면 패널식 보조 배터리 구매가 최선


 태양광발전 보조 배터리에 대한 충전 효율 실험을 했다. 실험 결과 실제 사용에 도움이 되는 유용한 제품이 있다는 사실을 알게 됐다. 이번 실험 결과를 통해서 태양 광 보조배터리를 구매할 때는 패널 용량 확인이 우선되어야 하며, 불량품에 유의 해서 제품을 선택해야 한다는 것을 확인 했다. 태양광을 통한 충전 효과를 높게 얻고 싶다거나 전기가 없는 지역 에서 보조배터리가 필요하다 면 적정 용량과 보증기간, 사용편리성을 가진 패널식 보조 배터리를 구매하는 것이 유용 할 것으로 보인다. 기존의 전 기충전식과 태양광 충전 겸용 보조 배터리를 구매하고 싶다 면 태양광 패널에 대한 정보 가 충분한지를 우선 확인해야 한다. 태양광 보조배터리 선 택도 나에게 맞는 합리적이고 좋은 제품을 선택할 때다. 



[사진_ 태양광보조배터리실험중 패널을 든 기자단]


태양광 보조배터리 실험 후기

A: 기존에 전기 충전식 보조배터리는 이미 가지고 있어서 사실 태양광 보조배터리는 태양광 제품이 가지고 싶단 마음으로 구매하게 되었다. 단순 패널 배터리의 경우 내장충전식이 아닌 USB를 통해 바로바로 충전이 되는데, A배터리의 경우 가방에 달고 다니기엔 좋은 크기였고 사용감이나 무게감도 가벼웠다. 다만 이런 경우 태양광으로 인한 충전효과를 더 보고 싶다면 B제품과 같은 용량이 큰 제품을 구매하는게 훨씬 효율적이다. 구매 전 용량과 A/S여부를 확인하고 구매한다면 야외 활동이 많은 사람 또는 캠핑족, 차량 운전자들에게 좀 더 유용하게 사용될 것 같단 생각이 들었다

B: 제품 사용 후기 B 제품을 구입하고 한번은 아파트 옥상에서, 한번은 학교 잔디밭에서 개인 실험을 진행했다. 실험당시 각도는 태양빛과 최대한 직각이 되도 록 스탠드에 올려 진행했다. 그 결과 아파트옥상에서는 출력이 5V에 1.1A정도가 나왔고, 잔디밭에서는 1.3A의 평균 출력을 나타냈다. 날씨 가 좋으면 1.73A에서 1.95A까지 출력이 나왔다. 옥상은 일정한 일조량이 보장되는 반면 너무 강한 직사광 선으로 인해 패널의 온도가 상승했고 일정 시간이 지나자 오히려 출력이 떨어졌다. 잔디밭의 경우에는 바람이 불 어서인지 효율이 더 좋게 나왔다.


C: 제품 사용 후기 개인적으로 보조 배터리로 쓰기 위한 작은 크기와 디자 인이 맘에 들어 C 제품을 구입 했지만 결과적으로 효과를 보지 못했다. 아쉬운 마음에 개별 실험도 진행했으나 결 국 스마트폰 충전은 전혀 이뤄지지 않았다. 하루 종일 태양광에 노 출시키면 배터리의 자연방전을 방지할 수준은 될 것 같지만 태양광 배터 리의 목적으로서 별 의미가 없다는 것만 확인했다. 소비자 입장에서 제품 구매 전 용량(W)을 꼭 확인하고 구매 후기에 유념해서 제품을 선택해야 함을 확실하게 알게 됐다. 

D: 제품 사용 후기 평소 태양광 발전에 관심은 있었지만 관련 구매해서 사용 한 것은 처음이었다. A 제품이나 B 제품과 같이 접이식 제 품의 경우 캠핑이나 장기적인 야외활동이 잦은 사람에게 유 용할 것으로 생각된다. C 와 D 제품은 경우 전원버튼을 눌러야 충전이 시작되는데 충전된 전기를 다 소진하면 전자기기 충전은 중단되고 태양광발전이 진행된다. 이때 전원 버튼을 지속적으로 눌러줘야 충전이 되는 불편함이 있었다. 따라서 보조배터리에 충전된 전기가 0% 상태에서는 전자기기 충전보다 태양광을 이용해 보조 배터리를 충전하는 것을 추천한다. 
















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