- 작성자 : 리바이버

- 블로그 : 전기자전거 with 리바이버

    - URL : http://blog.naver.com/revive0106/150715585

 

한국의 전기자전거 시장은 자전거 붐에 비례하여 지속적으로 성장하고 있다. 

 

하지만 여전히 많은 사람들이 전기자전거는 비싸다는 생각을 하고 있기에 쉽게 접하지 못하고 있다.

뿐만아니라 전기자전거에는 어떤 종류가 있고, 어떤 용도로 사용 가능하며, 장단점은 무엇인지 요약해주는 글이 없기에

조금 더 멀게 느껴질 수 있다고 생각하여 "전기자전거 구매팁 VER.2"를 만들게 되었고 꾸준히 업데이트를 해오고 있다..

(2009년 구매팁 http://blog.naver.com/revive0106/87085099)

  

 

▣ 전기자전거 분류법

 

변 경 전	변 경 후
1. 50cc 미만 스쿠터 등록불필요	번호판/보험가입/등록증등
2. 전기자전거

 

330W 미만 , 48V이하 , 40kg 이하 , 25km이하 시 자전거로 분류, 그외 스쿠터로 등록

다음으로 전기자전거의 구조를 간단히 그림으로 나타내면 아래와 같다.

 

 

▣ 전기자전거 구조

 

 

 

 

- 전기자전거는 기본적으로 모터, 컨트롤러, 악셀(PAS), 배터리로 크게 4개로 나뉘어진다.

  악셀(스로틀)을 당기면 컨트롤러에서 인식,

  당기는 정도를 모터에 전달하여 자전거를 구동시킨다.

  PAS는 페달을 돌리는 속도나 힘을 인식하여 그 정도에 따라 모터의 힘을 보조받는다.

 

 

▣ 전기자전거의 용도

 

1) 고유가 시대에 적절한 자전거 출퇴근

2) 자전거에 짐을 많이 싣고 다닐때

3) 언덕이 많은 지역에서도 쾌적한 라이딩

4) 무릎에 무리가 가지않는 자전거생활

5) 산악 다운힐/업힐 (500W 이상 후륜킷와 MTB 차체)

 

 

- 간단히 요약하자면

"무리해서 운동하지 않으면서도 직장생활에 피로보다는 활력소를 가져다주는 새로운 교통수단" 이라고 말할 수 있다.

 

특히 출퇴근 거리가

"걷기엔 멀고 차타기에는 가깝고 자전거타기엔 여름에 덥고 지칠듯하며 자동차 신호도 자주 걸리는 길" 이라면

전기자전거가 그것에 대한 명확한 답변이다. 전기자전거를 이용하게 되면 모터가 동력을 보조해주므로 일반자전거 보다는 운동량은 적을 수 밖에 없다. 또한 추가적인 부품의 장착으로 인해 자전거는 더 무거워지며 악셀주행에 익숙해지다 보면 전기 오토바이처럼만 이용하여 운동에 전혀 도움이 되지않을 수도 있다.

 

하지만 모터가 보조해주는 정도를 조금씩 줄여가면서 지속적으로 전기자전거를 탄다면, 관절에 무리가 가지 않으면서도 쾌적한 라이딩 환경과 동시에 체력을 높이고, 다이어트 효과도 함께 가져오는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 고유가시대에 저렴한 전기만을 사용하여 출퇴근 할 수 있기에 차량 유지비를 줄여주는 장점도 가지고 있다.  

 

 

1. 제품종류

전기자전거는 크게 KIT, 조립판매, 완성차 3개로 구분된다.

1) Kit = 일반 자전거에 모터가 달린 휠로 교체하거나 모터와 배터리를 장착하는 형식으로 전문가 혹은 일반인들이 설치가능하

             다. 시중의 대부분의 자전거에 적용가능하며, 간단한 공구만 있다면 쉽게 설치가능하다.  

 

2) Kit조립판매 = 전문가가 해당 Kit와의 밸런스가 좋은 일반자전거에 설치하여 판매하는 방식이며, 조립비용이 들어가지만

                             공구사용에 익숙하지 않거나, 전기자전거를 잘 알지 못하는 분에게 추천되는 방식이다.

 

3) 완성차 = 설계단계부터 전기자전거를 위해 만들어진 제품으로, 배터리와 모터장착 등을 위해 별도로 공간을 가지고 있는

                    모델이다.

 

  

 

 <좌측부터 Kit, Kit조립판매, 완성차> 

 

 

2. 프레임 

 

- 20인치 이하, 20인치, 26인치 

일반적으로 프레임의 크기를 나누는 것에, 바퀴지름을 이용한다. 바퀴의 지름이 클수록 직진안정성과 속도가 높다. 

허브모터 방식의 경우 20, 26인치가 대표적이지만 kit 제품중에는 바퀴크기에 관계없이 전기자전거로 개조할 수 있는 것도 있다.

 

 

 

 

<좌측부터 16인치, 20인치, 26인치 자전거>

 

 

3. 모터종류

 

 

최근에는 효율이 좋지않은 DC모터는 거의 보이지 않고 브러시가 없고 반영구적이며 효율이 좋은 BLDC모터가 대부분의 전기자전거 모터로 이용되고 있다.

 

DC모터는 브러쉬(정류자)를 가지고 있어서, 냉각이 잘 되지않거나 적정전압 이상이 흐를때 녹아버리기도 하여 수명이 짧다는 단점을 가지고 있다.

 

1) 전압(V) = 높을수록 전력소모는 많으나 불필요 전력손실이 적으며, 힘과 속도에 영향을 미친다.

                 컴퓨터의 오버클럭 작업과 같이, 컨트롤러와 모터가 허용하는 한계전압이하에서 정격전압  

                 이상의 높은 전압의 배터리를 연결할 경우 정격전압배터리 그 이상의 성능을 낼 수 있지만  

                 장기적인 전기자전거 수명을 보았을 때, 추천하지 않는다. (일반적인 전기자전거는 36V가 정격 전압이다.)

 

 

2) 전류(A) = 배터리의 전기는 컨트롤러를 거쳐서 모터로 전달되는데,  컨트롤러에 명기된 전류값이 높을수록  

                     더 높은 힘과 속도로 달릴 수 있지만 배터리 소모가 그만큼 빨라지며 많아진다.

 

 

3) 전력 (W) = 모터는 전압과 전류에 비례한 전력(힘)을 가진다. 36V전압의 배터리로 250W와 350W의 힘을 낸다고 하였을 때 

                      전압 X 전류= 전력 이므로 250W는 6.94A의 전류가 필요하며, 350W는 9.72A가 필요로 한다. 동일전압에서

                      350W 모터는 250W 모터대비 더 많은 전류를 소비하는만큼 더 빠른 속도와 힘을 보장한다. 

    

 

 

4. 가격

- 보급형 전기자전거 가격의 40%는 배터리의 가격이라고 볼 수 있다. 최근에는 저렴하지만 무겁고 수명이 짧은 납배터리는

거의 그 존재가 자취를 감추었을 정도로 전기자전거에서는 리튬배터리가 대세를 이루고 있다. 

이 리튬배터리로 구동되는 DC모터 전기자전거는 최소 60만원 이상, BLDC 고속형 등의 전기자전거는 최소 80만원 이상의 가격을 생각해야 한다.  

그외. 휴대성 및 파워가 좋은 모델은 150만원 이상, 고성능 구동와 고급부품을 사용한 프리미엄 자전거들은 300~500만원 정도의 고가로 판매되고 있다. 

 

 

5. 최고속도

- 최저 20km/h 에서 최대 40km/h 이상의 제품도 있지만 전기자전거는 기본적으로 엄청난 속도를 내기 위한 것이 아니다. 차도를 다니기 위한 것이 아니라, 동력 보조수단으로만 받아들이고 적절한 속도로 주행해야 한다. 또한 법적으로 25km를 넘으면 원동기장치 자전거(오토바이)로 취급하므로 사고예방을 위해 25km이하의 속도를 권장한다.

 (전기자전거 적용범위 이상의 자전거를, 자전거 도로 및 인도에서 타다가 사고날시 원동기로 취급하여 더 높은 벌금 부과될 수 있다.)

 

 

 

 

6. 무게

- 일반적으로 전기자전거의 무게는 최근 20~25kg내외이며, 26인치 자전거중 KD벨라의 XCR시리즈가 15~16kg으로 가장 가볍다. 또한 히든스트라이더 (히든파워 킷 + 스트라이다)는 12.6kg으로 매우 가벼워, 휴대하기에도 문제가 없다.

 

 

7. 배터리

1) 리튬 인산철염 = 기존 리튬(충방전 300~600회)에 비해 수명이 2배 이상이며 고가이다. 리튬인산철염 배터리의 최대장점은 출력이 강하고, 고속충전이 가능하다는 것이다. 스펙상의 충방전 횟수는 1000~1500회 정도이나, 아직 실제 충방전 횟수 및 긴 수명에 대해 정확하게 증명된 바 없다.

 

2) 리튬 이온/폴리머 = 일반적으로 휴대폰이나 소형 디지털 제품에 많이 쓰이는 배터리. 타 배터리 대비 가볍고 부피가 작아서 전기자전거 배터리로 가장 각광받고 있다.

 

3) Lead-Acid (납산) = 자동차용 배터리로 쓰이는 화학물질. 전기자전거 배터리 중 가장 저렴하지만 리튬대비 3배이상 무겁고 크다. 완전방전시 재충전 및 사용이 불가하기에 관리를 잘 해야한다. 가장 저렴한 가격으로 인해, 50~60만원의 완성차, 20~30만원으로 구매 가능한 키트제품이 출시되어 있으나, 납산배터리의 가격의 상승, 리튬배터리 가격의 하락이 계속되고 있기에 추천하지 않는다.

 

   

<좌측부터 리튬, 납산>

 

 

 

▣ 배터리 용량은 크면 클수록 수명과 주행거리가 길어지는데, 그 이유는 다음과 같다.

 

Ex) 배터리용량을 5Ah 정도의 소용량으로 만들 경우

 

1) 주행거리 : 10Ah전지에 비하여 5/10 보다 짧아 짐.

(용량이 낮으면 전지의 방전율(전압강하율)이 높아져 전압강하폭이 크기 때문)

 

2) 전지수명: 10Ah 전지에 비하여 5/10보다 짧아짐.

(전지방전부하율이 높기 때문에 열화속도가 빨라지고 셀별 밸런스도 더 빨리 무너지기 때문)

 

 

그러므로 대용량 배터리가 초기투자비용은 크지만 수명과 성능을 고려한다면 장기적으로 볼 때, 더 저렴한 선택이다.

 또한 배터리는 화학물질로 이루어져, 온도의 영향을 많이 받는다. 겨울과 같이 추울땐 기본 성능이 100% 발휘되지 못하므로 대용량배터리가 좋으며 겨울에는 배터리의 온도가 급감하지 않도록 별도의 보온커버를 씌워주는 것도 좋다.

(체감적으로 와닿는 실험적인 결과는 -10도에서는 30%정도의 용량저하가 생길 수 있다. 배터리 용량이 적을경우 실제 50%정도의 주행거리가 나올수도 있다. (그만큼 겨울에는 전압강하가 크다.)

 

물론 중,단거리 주행을 위한 작고 가벼운 폴딩형 자전거를 원한다면 10Ah 배터리를 추천한다.

 

 

▣ 납축전지와 리튬이온(폴리머)전지의 에너지 밀도의 차이

 

 

1) 체적에너지 밀도 : 동일용량 전지의 경우 납축전지가 리튬이온전지에 비하여 4~5배 크다.

                                   (단위는 [Wh/Liter]로 표기한다)

.

2) 중량에너지밀도 : 동일용량의 경우 납축전지가 리튬이온전지에 비하여 4~5배 무겁다.

                                   (단위는 [Wh/Kg]으로 표기한다)

 

납축전지는 용량을 표기할때 보통 0.05C (1/20C)의 방전용량을 기준으로 표기하며

납축전지를 1C이상의 전류로 연속방전하면 전지용량이 상당히 감소한다.

리튬이온(폴리머)전지는 용량을 표기할때 보통 0.2C의 방전용량을 기준으로 표기하며

고용량형으로 설계된 리튬이온전지라 할지라도 2C정도로 방전하여도 0.2C용량의 70~80%정도 출력된다.

 

 

 

 

 

 

 

8. 구동바퀴

- 구동바퀴는 일반적으로 BLDC모터 라면 앞/뒤 둘 다 가능하며, DC모터는 크랭크 후륜 및 후륜만 가능하다. BLDC 후륜은 추가적으로 기존의 변속기어를 장착해야 하지만 BLDC 전륜은 바퀴만 교체해 주면 된다. 대신 앞 포크(휠을 고정하는 기둥)의 두께가 많이 두꺼운 일부 자전거에 한하여 설치가 불가능 할 수도 있다.

 

일반적으로 뒷 짐받이에 배터리를 설치하는데, 무게 균형을 위해 전륜을 선택하는 것 또한 좋은 방법이다. 또한 오르막길에서는 전륜, 내리막길에서는 후륜이 자전거 밸런스에 좋으므로, 자신의 주행환경에 따라 전/후륜을 선택하는 것이 가장 좋은 방법이다.

 

   <좌: 후륜 허브모터, 가운데: 중앙구동형 (크랭크 구동형), 우: 전륜 허브모터 >

 

 

 

9. 변속기/PAS센서/크루즈

 

<변속기>

일반적으로 전기자전거에 쓰이는 BLDC 모터는 휠(바퀴)와 동일한 축을 가지기 때문에,도로상황에 따라 변속기어와 연동하여 힘과 속도를 배분할 수 없다. 하지만 DC모터 크랭크 방식의 “이프로” 및 “FS바이크” 킷과 바이칸의 중앙구동방식 모터 전기자전거는 뒷 변속기어와 연동하기 때문에 언덕에서는 저속등판, 평길에서는 고속으로 주행할 수 있다. 

 

 

<이프로의 크랭크 킷>

 

<FS바이크의 크랭크 킷>

 

<바이칸의 중앙구동형 DC모터>

 

 

<PAS>

Pedal Assist System 혹은 Power Assist System 의 약자로, 악셀이 아니라 페달의 속도에 비례하여 전기모터가 동력을 보조해주는 것을 말한다. 악셀만 돌려서 운행한다면 운동이 전혀 되지않고, 또한 PAS모드에서는 주행거리가 늘어난다. 일본제품의 경우 페달링이 높을수록 오히려 모터의 보조력이 감소하며,24km/h 이상의 속도에서는 모터전원이 꺼지게 된다. 또한 PAS센서는 크게 스피드센서 방식과 토크센서 방식으로 나뉜다.

 

1) 스피드센서 방식: 크랭크가 회전하면 자석판이 센서에 자력으로 운전자가 패달링중 이라고 신호를 주고 그 신호를 인식(한바퀴 이상 돌려야함)하면 최대 스로틀(악셀)로 작동하는 방식으로, 비례제어가 아니기에 초보자들이나 좁은길, 인도로 다닐때는 사고의 위험성이 높다. 직선으로 쭉 뻗은 자전거 도로에서 운용하기에 적합하다.

 

2) 토크센서 방식: 사용자가 패달에 주는 힘에 비례해서 전력이 공급되는 방식.
정밀한 어시스트가 가능하고 배터리를 효율적으로 사용가능하다. (주행거리가 늘어남) 하지만
가격이 비싸고 복잡하며 자전거에 따라서 설치가 어려운 차종도 있다.

 

 

 

가격은 스피드센서 방식 PAS = 2$, 토크센서 방식 PAS 50-100$ 정도로 큰 차이가 난다.

 

 

 

<크루즈>

- 페달링을 하기 힘들 때, 악셀모드에서 별다른 작동없이 일정속도를 유지하는 기능이다. 전기자전거는 자동차와 달리 비교적 간단하게 크루져모드를 작동시킬 수 있다. (요즘 나오는 대부분의 컨트롤러에 기본으로 크루져모드를 지원하고 있다.)
자동차처럼 속도로 제어하는것이 아니라 컨트롤러에서 보내주는 전력량으로 제어하기에 스위치하나로 크루져기능 온/오프가 가능하며, 히든파워의 경우 악셀반발력이 없기에 기본적으로 크루즈 모드를 지원한다

 

<히든파워의 악셀>

 

 

 

<일반 악셀(스로틀)>

 

 

10. 주행거리 

 

- 기본 표기된 주행거리를 볼 때, 자동차 공인연비처럼 생각하면 된다. 왜냐하면 이 속도는 최고의 운행거리를 보여주기 위해, 최적의 조건과 환경에서 측정되기 때문이다. 적혀있는 모든 주행거리는 별도명시가 되어있지 않다면 풀 악셀(최고속력) 기준이 아니며(더러 그렇게 생각하는 분들도 있다) 대부분 PAS 모드, 최대거리 혹은 ECO PAS모드(인력비율을 높임) 에서의 최대거리를 명시하기 때문에, SPEC 보다는 실사용자들의 후기를 찾아보는 것이 더 정확하다. (간단히 말해서 주요성능 표에 적힌 주행거리는 믿지않는게 심신에 좋다는 것)

 

 

 

▣ 카테고리별 전기자전거 비교 표 (엑셀 첨부파일로도 다운로드 가능) 

 - 원본크기로 보시려면 클릭후 확대하시기 바랍니다.

 

*엑셀 첨부파일은 리바이버님 블로그에서 다운 받으실 수 있습니다.