Nickel-cadmium battery

고출력 고용량의 특성으로 항공기에 가장 많이 사용되는 Battery 의 종류입니다.

가정용으로 충전식 2차전지가 처음 나왔을 때도 Ni-Cd Battery 가 주류였으나 치명적 단점인 Memory Effect 로 인해 그 수명이 그리 길지는 못했습니다.  저도 20 여년 전에는 이 Ni-Cd Battery 를 충전해서 사용했던 기억이 있는데 요즘엔 보기 어렵지요.  휴대폰이나 각종 전자기기에 사용되는 거의 대부분의 전지가 Li-Ion Battery 이고 고용량을 필요로 하는 충전지는 Ni-MH Battery 가 대부분이 되었지요.

 

하지만 항공기용은 그 대용량의 장점과 유지비용, 정비의 편의성등의 장점을 대체할만한 Battery 가 없어 아직 많은 항공기가 Ni-Cd Battery 를 사용하고 있습니다.  일부 Lead-Acid Battery 가 사용되기도 하지만 극히 미미하고 우리가 흔히 볼 수 있는 자동차에는 아직 이 Lead-Acid Battery 가 많이 사용되고 있는 실정입니다.

 

 

 

 

 

 

 

이 Ni-Cd Battery 는 그 특성상 충방전 운용중에 다량의 수소가스가 발생하게 되는데 일반적인 Ni-Cd Battery 는 밀폐형이라 여러 위험성과 효율이 떨어지는 단점이 있는데 반해 항공기용 Ni-Cd Battery 는 Vent System 을 포함하고 있어 유효 적절하게 발생한 수소가스를 배출할 수 있는 기능이 포함되어 있습니다.

이러한 형식을 Vented Seal Type 이라고 하는데 특히 기동이 심한 전투기의 경우 완전한 밀폐에도 신경을 써야하기 때문에 다양한 보완장치들이 포함되어 있습니다.

 

 

제가 현역 시절에 관련 부서에서 근무를 했었기 때문에 많이 다루어 보기도 했지만 여간 까다로운 녀석이 아닙니다.  항공기의 특성상 주기적인 점검을 위해 2개월에 한번씩 무조건 항공기에서 장탈하여 분해정비를 했었던 기억이 있지요.

항공기용 Ni-Cd Battery 에는 내부의 전해액이 유출되지 않도록 Sealing 도 해야하고, 아울러 발생하는 가스의 방출도 해야하기 때문에 조금 특수한 Vent System 이 사용됩니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

위의 사진은 Ni-Cd Battery 내부의 전해액이 누출되어 Cell 단자가 부식된 모습입니다.  꽤나 독성이 있기 때문에 다룰 때 주의해야합니다.

아울러 옆에 파란색이 Cell Cap 인데 중간에 검정색 고무가 보이실겁니다.  이것이 고무링처럼 구성되어 있고 그 내부의 구멍을 통해 Cell 에서 발생하는 가스가 배출될 수 있도록 해주고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

위의 사진은 전체 조립된 Ni-Cd Battery 의 모습과 Connector, 그리고 Cover 를 열고 내부의 모습 찍은 사진입니다.

실제 항공기용 Ni-Cd Battery 를 직접 제가 촬영한 사진이며 이녀석은 다행이 사용하지 않은 새것입니다.  비교적 깨끗한 모습이지요?

 

보통 1.2V 내외의 Cell 이 19~22개로 구성되어 하나의 Ni-Cd Battery 가 만들어집니다.

이상이 있을 경우 각각의 Cell 만 교환하면 되기 때문에 정비에도 비용이 적게 들고 정비하기도 편한 구조를 가지고 있습니다.

다만 용량이 33A 나 되기 때문에 자칫 Short 라고 일으키는 날이면 꽤나 위험할 수 있으니 각별하게 주의해야 하지요.

 

실제로 후임들이 한여름에 저 녀석을 분해조립하는 과정에서 졸다가 공구를 떨어뜨려 엄청난 Short 를 일으킨 것을 본적 있는데 후임은 꽤나 큰 화상도 입었고 공구는 용접을 한 듯 녹아 붙어있던 것을 확인할 수 있었지요.  전기는 편리하지만 위험한 것입니다.

늘 조심해야 합니다.

 

 

항공기용 Ni-Cd Battery 는 항공기의 비상전원의 역할을 합니다.

가끔 이런저런 용도로 사용하기도 하기는 하지만 기본적인 역할은 비상전원이라고 보시면 되고 항공기의 모든 전원이 사라졌을 때 Battery 하나로만 10~15분정도 비행을 더 할 수 있습니다.  물론 전투기를 기준으로하는 것입니다.

10분이면 전투기가 우리나라를 종단하기 충분하니 어디에건 마음대로 착륙하는데는 문제 없겠지요.

 

Ni-Cd Battery 의 특성상 충전중에는 많은 열이 발생하게 됩니다.  때로는 이 열이 심각한 문제가 되기도 하기 때문에 최근의 항공기들에는 Battery 의 열을 감지할 수 있는 Sensor 를 장착하기도 합니다.

아래의 사진이 그 Sensor 로 조종사에게 일정 온도 이상이 되면 인지시켜 적절한 조치를 취하게 할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

이러한 충전과정에서 열과 가스로 배출되는 수분으로 인해 전해액의 비중이 높아지게 됩니다.

일반적으로 Ni-Cd Battery 의 전해액은 Potassium Hydroxide (KOH) 라는 용액을 사용하는데 수산화 포타슘이라고 부릅니다.

쉽게 말해 포타슘을 물에 녹인 용액이며 30% 정도의 농도에 비중은 1.300 을 유지해야 합니다.

이 전해액이 증발하게 되면 포타슘은 남고 물이 증발하니 비중도 높아지고 농도도 진해지게 되겠지요.  때문에 주기적으로 증류수를 넣어주어 비중을 조절해 주어야 합니다.

 

이 Ni-Cd Battery 는 보통 이상적인 상태에서 5000시간 사용할 수 있는 것으로 되어 있으나 실제를 그 전에 패기됩니다.

아래의 그림은 전체 Ni-Cd Battery의 분해도입니다.  공부에 참고하시기를 바랍니다.