[전기] 자동차 접지

  자동차에 접지를 할 때는 에어컨 라이트 등을 최대로 동작시킨 후 “배터리 마이너스단자(-)와 차체 사이”에 접지전위가 50mV이상 일 때 접지보강을 해주어야 효과가 있습니다. 

 

 

 

 1. 접지의 일반적 개념

  ○ 접지(接地)란 전기선 한쪽을 땅에 연결한다는 의미입니다.

 접지를 영어로는 어스(earth) 그라운드(ground)로도 사용되는데 사용하는 용도에 따라 기술적 의미가 다를 뿐입니다.

발전소에서는 발전기의 한쪽 선을 땅에 연결하기 위해 엄청난 비용으로 공사를 합니다.

  ○ 이처럼 전기는 지구를 하나의 전기선으로 이용하므로 AS전원을 근간으로 하는 모든 전기장치는 근본적으로 접지를 꼭 해주어야 합니다.

2. 자동차 접지

 가. 접지를 보는 기술적 요령

   ○ 자동차는 차체가 지구이므로 차체를 마이너스 선으로 활용하고 있고 접지선은 차를 생산할 때 이미 작업이 되어 있습니다.

그러나 자동차가 운행되는 동안 선로부식, 터미널 녹씀, 진동 등으로 접지상태가 나빠지므로 접지전위가 생기게 됩니다.

그래서 접지선을 보강해주거나 볼트 조임을 다시 하여 접지저항(抵抗)을 줄여 주는 정비작업을 말하며 이는 접지전위(接地電位)를 줄여주기 위함입니다.

다음은 접지저항(接地抵抗)이 높아지면 자동차성능에 어떤 영향이 있는가를 전기적인 수식적으로 풀어보면 다음과 같은 현상을 발견 할 수 있습니다.

※ 조건제시 : 조건: 12V자동차에서 접지저항이 0.1Ω(옴)일 때 이곳으로 전류가 10A흘렀다면 배터리마이너스단자와 차체 간에는 1V의 전위차가 생김.

 ● V(1V) = R(0.1Ω) × I(10A)

이것은 자동차 전원(電源)인 12V가 전기부하에 그대로 공급되지 않고 11V밖에 공급되지 않으므로 전기적 장치들의 효율이 다음과 같이 떨어지게(감소) 된다는 뜻으로 볼 수 있습니다.

      (12-11)V÷12V×100% ≒8.3%(효율감소)

그리고 알터네이터가 만드는 적정한 전기는 13.5V ~14.1V 이지만 실제로는 많은 변화폭이 있고 조사결과 13V~ 15.5V까지 편차가 나왔습니다.

이를 경우 13V와15.5V의 경우 효율편차는

   1) 13.0V 경우 : (13.0-11.92)V÷12V×100% = 9%(효율감소)

   2) 15.5V 경우 : (15.5-14.21)V÷12×100% =10.75%(효율감소)

따라서 전압변동이 심하면 이종(異種)의 차는 물론 동일차라도 2.45%라는 성능편차가 생길 수 있다는 이론적인 계산이 나옵니다.

어떠한 종류의 자동차라도 연료와 공기를 피스톤으로 주입하기 위해서는 전기장치(인젝터, 분사장치 등)가 있어야 하고 이 장치들은 정확하고 안정된 전기를 필요로 합니다.

그러나 전압변동이 생기면 그만큼 전기장치들의 복구동작에 미소한 편차라도 반복동작의 누적으로 결국 피스톤이 요동을 치게 되어 진동과 소음이 증가하며 부조화현상으로 연비가 떨어지고 힘이 나빠지면서 배출가스도 나빠지는 것입니다.

이처럼 전기는 자동차성능에 상당한 영향을 미치므로 전압 안정을 위해  접지를 보강 해주는 것입니다.

 

 

 

※ 유념 : 접지 DIY를 하면서 플러스 접지란 말이 펴져 있는데 “마이너스(-)접지”란 단어는 있어도 “플러스(+)접지란” 단어는 없습니다.

단 플러스에 선을 추가하는 것은 선로를 하나 더(병렬) 만들어 전기손실을 줄이기 위해 방법뿐입니다.

 나. 접지시 유의 사항

   ○ 자동차를 설계 할 때는 기술적인 문제 이상으로 중요시 여기는 것은 생산단가입니다.

그러므로 생산적인 측면에서는 접지선 굵기를 줄여야 하고, 기술적으로는 차 무게를 줄여 연비를 개선하려고 합니다.

따라서 접지를 무조건 하거나 많이 하기보다는 정확하게 해주는 것이 더 효과적 입니다.

그래서 배터리나 알터네이터 용량을 무조건 키우지 않고 차 동작에 지장이 없는 최소한의 조건으로 설계를 합니다.

 다. 접지요령

    알터네이터가 교류(AC)전기를 만들며, 이 교류 전기는 다이오드를 통하여 직류(DC)가 되어 배터리를 충전시킴과 동시에 자동차를 운행하는데 필요한 전기공급원이 되지만 실제로는 순수한 직류(건전지처럼)가 아닙니다.

이때에 발전기의 중선선인 마이너스가 차체에 연결되어 있으므로 배터리의 마이너스도 차체와 연결되어야 합니다.  

따라서 접지하기 전에 시동을 건 후 라이트 에어컨 등의 부하를 최대로 걸어 논 상태에서 테스트기로 접지전위를 측정해야 합니다.

이때 접지전위가 50mV이하 일 때는 접지를 해도 별 효과가 없습니다(꼭 확인).

그리고 접지보강을 할 때는 일반적으로

  - 배터리마이너스 단자에서  차체 간”

  - 배터리마이너스 단자에서  알터네이터 간

  - 배터리마이너스 단자에서  미션 간

  - 배터리마이너스 단자에서  엔진몸통 간

  - 기타 등

※ 주의 : 플러스(+) 선은 가능한 보강할 필요가 없으며, 잘못하면 스파크 등으로 차에 손상을 줄 수 있습니다.

4.결론

 ○ 접지란 자동차 내 흐르는 전기의 전위차(電位差)를 줄이고 전류(電流)가 잘 흐르도록 길을 넓게 만들어 준다고 생각하시면 됩니다.

즉 접지를 도로에 비유하면 1차 도로를 2차 3차4차등으로 도로 폭을 넓혀 차들이 빠른 속도로 운행하도록 해주는 것과 같은 이치로 보시면 되는 것입니다.

하지만 도로를 무한정 넓힐 수 없듯이 접지선도 “기술적 기준”과 “현실적 기준”에 한계가 있다는 것입니다.

따라서 접지를 보강할 때는 접지전위를 꼭 측정 해보고 설치를 유무를 결정하시기 바라며, 무조건 하실 필요는 없습니다.

 

출처 : motorpower