축전지, 보통 배터리라고 부르죠. 전기안전관리자가 가장 많이 보게될 축전지는 아무래도 정전시 가동될 비상발전기의 시동용 전원의 무보수 밀폐형 납축전지입니다. 산업용 축전지의 경우 비상발전기의 시동용 뿐만 아니라 컴퓨터 및 네트워크 장비의 예비전원, 비상등, 유도등, 수배전반의 정류기등등 다양한 전기설비에 전기를 공급하기 위해서 사용이 되곤 합니다.
이번에는 축전지 점검방법 (배터리 점검방법)에 대하여 알아보겠습니다.
목차
축전지 점검방법 (배터리 점검) 알아보기
납축전지의 종류는 구조에 따라 벤트형과 밀폐형(제어밸브형)으로 구분할 수 있고, 극판의 종류에 따라 클래드식과 페이스트식으로 구분할 수 있습니다. 무보수 밀폐형산업용 축전지는 용량이 한정되어 있고 효율도 낮으며, 폭발 우려가 있음에도 불구하고 가격이 저렴하여 많은곳에 사용되고 있습니다.
보통 축전지의 기대수명은 3~4년이지만 소모품이기에 정기적으로 점검 또는 교체 하지 않으면 사고가 발생 할 수가 있습니다.
1.납축전지 열화
납축전지의 성능은 사용조건의 차이(정전 등으로 인한 방전회수 증가, 높은 주위온도 등)나 유지보수 상황 등에 따라 달라지지만, 일반적으로 시간경과에 따른 경년열화로 인해 저하하며 주로 다음과 같은 3가지 요인이 지적됩니다.
- 양극의 경년열화
클래드식의 경우 양극인 납봉이 반복적인 충전으로 인해 부서지고 절단, 박리되어 도전성과 성능이 저화됩니다. - 음극의 경년열화
페이스트식의 경우 음극인 분연판(납가루를 물과 묽은 황산으로 반죽한 판)에 충전이 반복됨으로써 부서지고 박리 및 탈락되어 전기를 저장하고 흘려보내기 위한 화학반응 면적이 감소하므로, 성능이 저하됩니다. - 전해액의 경년열화
전해조 내의 전해액이 넘쳐 황산이 유출되고 전해액이 감소하여 도전성이 저하됩니다. 전해액의 도전성 저하로 인해 충전시 전압이 높아지지 않는 증상 등이 발생할 수 있습니다.
다음은 납축전지의 열화 과정을 나타낸것입니다.
![납축전지의 열화 메커니즘 [출처 : 한국전기기술인협회]](https://sangu-life.com/wp-content/uploads/2024/03/K-20240322-110322.png)
음극판에서 발생하는 설페이션도 납축전지 충전 시 전압 회복불량을 유발하므로 현장에서는 전기적 경년열화를 설페이션 증상으로 오인하는 경향도 있다.
납축전지의 설페이션은 납축전지 과방전 시, 장기간 방전상태로 방치 시, 전해액의 비중 저하 시, 전해액 부족으로 극판 노출 시, 전해액에 불순물 혼입 시, 불충전한 충전 반복 시 등의 경우 황산납의 미립자가 극판에 응집 성장하여 백화되고 휘어지는 현상으로서 단자전압과 전해액의 비중이 낮아져서 충전해도 전압이 회복되지 않고 충전 시 전해액의 온도 상승이 크며, 가스가 심하게 발생하는 증상이 나타난다.
증상이 가벼우면 장시간의 균등충전을 통해 회복할 수 있지만 심한 경우에는 극판을 교환해야 한다.
▶부동충전 (Floating charge)
축전지는 평상 시 충전방식으로서 정류기의 용량을 감소시킬 수 있고 축전지의 수명을 연장할 수 있으며 방전전압을 일정하게 유지할 수 있다.
충전기에 축전지를 병렬로 접속하여 116~119V의 정전압을 유지한 채 충전하면 자체 방전을 보충하는 충전기만으로는 감당하기 곤란한 일시적 대전류 상용부하에도 어느 정도의 전기를 공급할 수 있다.
▶균등충전 (Equalizing charge)
부동충전보다 7~9V 더 높은 125 ~129V의 전압으로 과충전하는 방식으로서 부동충전으로 축전지를 충전하면 셀9개의 전압이 서로 다르게 충전될 수 있으므로 이를 보정하기 위해 평상시는 분기마다 2~16시간 정도로 실시.
보통은 타이머 세팅에 의해 균등충전 완료 시 부동충전으로 자동 전환된다. 초기 충전 시 또는 정전 시 등으로 인해 방전량이 클 때 실시하며, 축전지 간 개별 전압이 0.3V 이상일 때만 실시하는것이 성능 향상과 수명 연장 측명에서 바람직하다.
2.납축전지의 결함 및 고장
납축전지는 앞에서 살펴봤던 바와 같이 다양한 열화 메커니즘을 통해 결함이 발생하여 고장에 이릅니다.
예를 들면 전체 셀 간 심한 전압 편차, 부족한 충전 상태로 장시간 방치 시 가스 발생, 전해액 부족 등을 들 수있습니다.
![납축전지의 결함 및 고장[출처 : 한국전기기술인협회]](https://sangu-life.com/wp-content/uploads/2024/03/K-20240322-111127.jpg)
3.축전지 점검방법
| 점검순서 | 점검방법 | 조치사항 |
| 1.축전지실 환경조건 점검 | -실내온도 (온도계) -환기상태 (환풍기 유무) -냉방설비 가동 유무, 직사광선 유무 | 축전지실 환경조건 개선 |
| 2.축전지 설치현황 점검 | -제조사, 축전지 형식과 명칭, 수량, 제조일자 혼용 설치 유무 -설치간격 점검 | 혼용 설치 문제점 보완, 기대수명 경과 시 교체 |
| 3.축전지 외관점검 | 팽창 정도, 축전지 온도, 누액, 크랙, 볼트 체결상태 | 제조사 문의 |
| 4.충전전압·전류 (AC/DC)점검 | 20~25℃에서 기준전압에 준한 설정전압 점검 | 기준값 초과시 조정 |
| 5.개별 전압, 내부저항 점검 | 기준값 유지상태 점검 | 기준값 이탈 시 부하시험 실시 |
| 6.부하시험기로 부하측정 | 축전지 유지보수 방법 설명 | 전압 저하 축전지 교체 |
▶납축전지 교체시기 판단 및 도래 증상확인
납축전지 교체시기가 도래했는지는 제조사가 기재한 제조사명, 모델, 설치일자, 차기 교체일자 등을 확인하여 잠정적으로 판단 할 수 있습니다. 차기 교체일자가 도래하기 이전이라도 다음과 같은 증상이 있다면 교체의 필요성이 있습니다.
①벤트식
전해액이 비정상적으로 빠르게 감소하거나 전해액에 오염물질이 있을시
②제어밸브식
내부저항이 주의 레벨을 초과하거나 열화 수준에 도달했을경우에는 즉시 교체
③공통사항
납축전지에 비정상적 발열이 있을시, 납축전지 표면이나 단자에 오염물이나 석출물이 쌓여 있을시, 전해조에 크랙이 발생했을시, 큐비클에 부착되어 있는 전자 표시반에 교체 경고가 떳을시, 납축전지 충전 후 전압 편차가 발생하기 시작할 시등 위와 같은사항에서는 교체의 필요성이 있습니다.
▶납축전지 교체 시 주의사항
①과방전된 납축전지 교체 시 단자 간 전기적 충격 발생시 폭발할 수 있으므로 수배전반 정류기반의 AC용 MCCB와 DC용 MCCB를 반드시 개방한 후 작업해야 합니다.
②납축전지의 양극과 음극 단자가 단락되거나 극성을 반대로 연결하면 누액, 화재, 폭발, 충전기 손상 등이 발생할 수 있으므로 각별히 주의해야 합니다.
③납축전지의 전해액은 묽은 황산이므로 신체 접촉 시 즉시 깨끗한 물로 씻어내고 의사의 진료를 받아야 합니다.
④납축전지를 마른 걸레로 닦으면 정전기가 발생하므로 반드시 젖은 걸레로 닦아야 합니다.
⑤납축전지 내에서 발생하는 수소가스의 농도는 충전지실 내에서 0.2%이하이어야 합니다.
