이 시점에서 살펴볼 사항에 대해
중증장애인의 이동권보장을 위해 꼭 필요한 전동이동보장구의 급여지원액이 18년 만에 13%( 207만 원에서 234만 원으로 증액) 인상된다. 그간의 저사양 저품질의 슬럼프를 벗어나는 전환점이 될 수 있을 좋은 소식이지만, 18년간 원.부자재. 인건비. 제조원가 인상에 따른 생산원가 상승 부담의 개선이 가능할 만큼 실질적으로 반영한 정도일까? 하는 의구심이 든다. 세상에 싸고 질 좋은 공산품을 만들 수 있는 방법이 얼마나 될까? 그동안 완제품 또는 반제품(CKD)으로 부품과 병행 수입해서 판매되는 유통구조를 감안하면 생산원가의 상승에 고통을 겪던 생산. 판매업계는. 숨통이 좀 트이겠지만 실 사용자인 장애인들이 체감할 만큼 성능, 품질 개선으로 효과가 이어질 수 있을지 기대와 더불어 의구심이 생긴다. 전동보장구의 차체도 그렇지만 보장구지원 6년의 내구기한 동안 18개월(1년 반) 주기로 지원되는 배터리교체 지원금 기준으로 초기 번들 배터리 제외 최소 3번의 교환주기를 갖게 되는 배터리의 성능개선을 위한 대책도 강구되어야 할 것 같다.
전동휠체어 전력공급용 배터리란?
배터리의 외관 사이즈만 대등 소이할 뿐 성능은 가격에 비례하는 개체별 품질차이가 큰 배터리 성능을 감안할 때, 교체지원금 일괄 기준 적용으로 해결하기엔 시장 상황이 너무 어렵다. 안전과 가격대비 성능에 기준에서 납배터리를 선택받는 장애인 전동보장이동기기(전동휠체어/스쿠터 등)는 주원료인 연납(pb) 자체가(pb) 중금속에 속하고 국제 연동가를 적용받는 현물자원인 탓에 원가변동요인이 다양하며 납배터리는 효율에 비해 성능유지관리가 효율적이지 않다. 예를 들면 전기자동차등에 사용되며 장애인 이용의료보장구(핸드바이크 등) 에도 일부적용되는 리튬계열 배터리는 에너지효율과 성능에서 납배터리에 비해 비교우위에 있다. 안전이라는 절대 조건이 확인될 신중한 접근과 안전대책에 대한 심도 있는 전문적인 논의가 필요하지만 직간접 실용사례는 이미 많이 있다. 전기자동차와 기타 전동이동기기, 가전제품등에서, 직간접 확인되고 있다. 아니다. 수요자 자급에 의한 비승인 제품의 배터리를 일부 자부담 능력(?)이 있는 이용자들이 (리튬인산철 배터리) 전동휠체어 등에 자급으로 사용을 하고 있으며 가격대비 수명과 에너지성능에 따른 주행능력 향상들에 대해 그 만족도가 가성비를 넘어서고 있다. 이 시점에서 우리는 자동차용 배터리의 재활용(ESS 등)의 경우에 비추어 볼 때 80% 잔존 성능이 남은 고성능 리튬계열 배터리는 장애인 이동기기에 충분이 재 사용이 가능한 수준의 전기적 특성이 잔존한다. 이는 가격대비 효율이라는 목적에도 부합하는 결론이 가능하다. 민간기업의 재활용시도가 가능하도록 안전스펙을 조정해 쏟아지는 자동차 배터리 폐기(자동차 성능유지 80% 기준)의 재활용 카테고리에 장애인용 전동이동기기 적용 기준을 위한 논의와 검토가 필요 절실 한 시점이 되었다고 본다. 전기자동차 관련 전시회를 탐방 중에 중소기업 충전기 개발자에게 전동휠체어도 곧 리튬이 쓰이게 될 터이니 저전압 겸용설계를 꼭 검토해 두라고 당부한 적이 있다. 우리도. 지하철역사 등에서 급속충전기에 연결해서 두세 시간 머무르며 행인의 주목을 감내해야 하는 편치 않은 환경에서 벗어나서 전기자동차 충전기에서 급속충전(3분 이내)으로) 충전하길 원한다.
※전동휠체어 전원공급용 배터리와 충전기를 취급하는 엔지니어이자 보조공학사로서 전동휠체어에 일반적으로 사용되는 다양한 배터리 종류와 성능 비교를 제공할 필요가 있다 싶어 이 글을 쓴다.
다음은 전동휠체어 등에 사용되며 또는 사용할 수 있는 배터리 옵션에 대해 알아본다.
심방 전(Deep Cycle) 납 축전지:
이 배터리들은 오랫동안 전동 휠체어에 사용되고 있다. 저렴하지만 무겁다(62A 개당 18KG 정도). 중금속인 납(Pb)이 주재료이며 다른 옵션에 비해 낮은 에너지 밀도, 짧은 수명(평균 충방전 500 사이클) 및 느린 충전 시간을 제공한다.
※ 심방 전(Deep Cycle) 배터리란?
딥사이클배터리는 납축전지의 일종으로 일반 자동차용 배터리 또는 산업용 배터리 보다 납의 함량이 많고 (62A 개당 총 무게 18KG 정도) 황산액의 함량이 적은 우수한 배터리이다.
* 특징
1. 일반 납축전기보다 방전 성능(최대 90%)이 탁월하다.
2. 일반 납축전지보다 충전속도가 빠르다.
3. 내열성 및 전기전도성이 우수하다.
4. 활성물질의 밀도와 중량을 증대시켜 에너지효율 사이클 성능이 우수하다.
5. 일반 납축전지보다 수명이 길다. (일반 2~3년 , 딥사이클 4년 이상. 사용조건과 환경에 따라 크게 다르다).
리튬 이온 배터리:
리튬 이온 배터리는 납축 배터리에 비해 높은 에너지 밀도, 가벼운 특성, 긴 수명으로 인해 인기를 얻고 있다. 그것들은 향상된 범위, 더 빠른 충전 시간, 그리고 휠체어 사용자들에게 줄어든 무게 부담을 제공한다. 하지만, 비싸고 충분한 안전설계와 사용조건의 제약이(완벽한 충전관리. 항공기 탑승 불가 등) 따른다.
리튬 인산철(LiFePO4) 배터리:
LiFePO4 배터리는 향상된 안전성, 긴 수명 및 안정적인 성능으로 알려진 특정 유형의 리튬 계열 배터리이다. 에너지 밀도 및 경량화 측면에서 리튬 이온 배터리와 유사한 이점을 제공한다. 하지만, 전통적인 리튬 이온 배터리보다 종류와 용도에 따라 더 비싸기도 하다.
니켈-에센스 하이드라이드(NiMH) 배터리 :
NiMH 배터리는 (니켈수소) 리튬 이온 옵션에 비해 에너지 밀도가 낮기 때문에 초현대식 전동 휠체어에서 일반적으로 사용되지 않는다. 적당한 성능, 적당한 수명, 리튬 이온 배터리에 비해 성능 및 수명이 낮으며 크고 무겁다.
전동 휠체어용 배터리 선택
전동 휠체어용 배터리를 선택할 때는 이용자의 구체적인 요구사항, 예산, 중량 조건, 요구되는 범위 및 충전 선호도와 유사한 요소를 고려하는 것이 중요하다. 배터리 종류마다 장단점이 있기 때문에 휠체어 이용자의 구체적인 조건을 바탕으로 추정하는 것이 필수적이다. 예를 들자면 식약처 인증을 득한 지원형 전동휠체어의 대부분이 B형(실외형)이 지원공급되고 있는데 지원대상자 자부담이 가장 낮은 제품의 표준 사양과 규격이 대등 소이하다. 하지만 이용자의 환경은 각기 다르다. 체형과 체중을 포함하여 활동반경과 지형이 다른 조건에 비추어 보조공학사나 재활전문가의 설계를 통한 선택을 하기엔 금액의 한계가 있다. 예를 들어 체중 80Kg (서울기준:비장애남자 74.10. 여자 58.66kg) 이상의 이용자가 표준형 전동휠체어를 적용받아 언덕이 있는 주거환경이나 비포장 활동영역에 이용한다면 전동기기의 성능제원 중 모터(통상 400~500와트)와 전력공급변환장치(모터 컨트롤러) 등에 충분한 전력을 공급해야 하는 배터리부터가 한계를 드러낸다. 그 한계의 구체적인 내용을 살펴보면 내국인 표준체중(66~85Kg)에 적정한 차량재원에 적합한 납산배터리 12V62A x2 (24V62A) 약 1300와트의 전력을 가지게 되는데 모터한개당 450 와트니 내의 재원을 가진 전동휠체어가 평지에서는 자차중량 + 부하중량(이용자체중과 +기타)을 최대 수용이 가능한 전력이 되지만 모터의 순간최대 전류소모는 통상 재원의 3배까지 순간적으로 도달한다. 물론 심방전배 터리 방전특성이 이를 대부분 수용한다. 문제는 순간 과방전 반복스트레스(온도와 전해액 양과 비중, 그리고 과방전과 과충전)로 인한 수명 (충방전 500 사이클) 한계에 무리가 와서 500 사이클의 70% 선인 300 사이클(약 1년)에 도달하면 급격한 성능저하를 맞이하게 된다. 불행하게도 이 시점이 겨울이거나 한 여름이면 성능저하가 더욱 심화된다.