전동공구 배터리, 왜 빨리 닳을까? 마끼다 18V 배터리셀 데이터 분석

18650 셀 충방전 데이터로 확인한 전압 강하와 내부저항 문제

⚠️ 실험 안내 (Safety Notice)

이 글에는 리튬이온 셀·배터리팩·전자부품을 활용한 실험 과정이 포함되어 있습니다. 이 기록은 Sensloop Lab의 통제된 환경에서 수행된 내용입니다.

안전한 실험을 위해 다음을 권장드립니다:

절연 장비와 보호장구(장갑·보안경 등)를 착용하세요.
작업 전 전압 확인과 절연 처리를 진행하세요.
고전압 배터리팩 실험은 숙련자가 진행하는 것이 안전합니다.

1. 충전은 정상인데, 사용 시간이 짧게 느껴지는 이유

연구원 여러분,
마끼다 18V 공구용 배터리를 사용하다 보면
충전은 정상적으로 완료되지만, 실제 작업 시간은 유난히 짧게 느껴지는 경우가 있습니다.

잔량 표시를 보면 아직 여유가 있는 것처럼 보이지만,
막상 공구를 사용하면 출력이 빠르게 떨어지거나
작업 도중 공구가 먼저 멈추는 현상이 반복됩니다.

이번 포스팅에서는
마끼다 18V 배터리팩에서 실제로 사용되던 18650 셀을 분리한 뒤,
충방전 로그와 데이터시트를 기준으로
이런 체감 문제가 왜 발생하는지 수치로 하나씩 확인해 보겠습니다.

2. 분석 대상 – 마끼다 18V 배터리팩 내부 셀

일반적인 마끼다 18V 배터리팩은 다음과 같은 구조를 가집니다.

항목	내용
팩 구성	5S2P
총 셀 수	10셀
팩 정격 용량	3Ah
단일 셀 기준 정상 용량	약 1.5Ah

팩 전체 성능을 논하기 전에,
개별 셀 하나가 제 역할을 하고 있는지를 먼저 확인하는 것이 중요합니다.

18V 전동공구 배터리팩을 분해해 내부 18650 셀 구조를 확인한 예시 사진으로, 본문 분석 대상과 유사한 구조를 설명하기 위한 참고 이미지

이번 분석은
“배터리를 고쳤는가, 교체했는가”의 문제가 아니라,
실제 사용되던 셀의 현재 상태가 어떤지를 확인하는 데 초점을 둡니다.

3. 정상 기준 – 이 셀은 원래 어떤 성능이어야 할까?

이번에 분석한 셀은 US18650VT3 계열로,
공구용 고방전을 고려해 설계된 셀입니다.

데이터시트 기준 핵심 스펙

항목	데이터시트 기준
정격 용량 (0.2C)	1500 mAh
10A 방전 용량 (Average)	1350 mAh
내부임피던스	20 mΩ (Typ., AC 1kHz)
컷오프 전압	2.5 V
셀 성격	고방전 공구용

US18650VT3 데이터시트 다운로드

정상적인 VT3 셀이라면
수 A 이상의 부하에서도 전압을 비교적 안정적으로 유지하는 것이 특징입니다.

즉,
공구용 배터리에서 중요한 것은
단순한 용량(Ah)보다 부하가 걸렸을 때 전압을 얼마나 잘 유지하느냐입니다.

4. 충방전 테스트 조건 (실측 환경)

분리한 셀은 VT3 장비를 이용해 다음 조건으로 테스트했습니다.

항목	조건
테스트 장비	VT3 Battery Analyzer
방전 방식	CC 방전
방전 전류	5 A
컷오프 전압	2.5 V

마끼다 18V 배터리팩에서 분리한 18650 셀을 VT3 장비에 연결해 충방전 시험을 진행하는 실제 테스트 환경

모든 분석은 CSV 로그 데이터 기준으로 진행했습니다.

5. 실측 데이터 요약 – 용량만 보면 큰 문제는 없다

먼저 가장 많이 궁금해하는 용량부터 확인해 보겠습니다.

항목	실측 값
실측 방전 용량	약 1370 mAh
단일 셀 정상 기준	약 1500 mAh
판단	정상 범위 근접

이 수치만 보면
“용량이 크게 줄어든 셀은 아니네?”
라고 생각할 수 있습니다.

👉 맞습니다.
이 셀은 완전히 사망한 상태는 아닙니다.

하지만 체감 문제의 원인은
여기서부터 드러납니다.

6. 핵심 데이터 – 부하 인가 순간 전압 강하

충분한 휴지(Rest) 상태에서는 전압이 안정적으로 유지되고 있었지만,
부하를 거는 순간 전압 반응이 완전히 달라졌습니다.

구분	전압
무부하(Rest) 상태	약 4.16 V
5A 부하 인가 직후	약 3.74 V
즉시 전압 강하	약 0.42 V

18650 셀 충방전 시험 후 VT3 프로그램에서 확인한 전압, 전류, 용량 변화 그래프 화면

전류를 흘리자마자
0.4V 이상 전압이 즉시 떨어진 것입니다.

이 구간은

용량 소모 때문이 아니고
충전 부족 때문도 아닙니다.

👉 셀 내부저항 특성이 그대로 드러나는 구간입니다.

7. 정상 셀 vs 실측 셀 – 내부저항 수치 비교

이제 “왜 문제가 생겼는지”를 숫자로 정리해 보겠습니다.

내부저항 비교 표

구분	정상 VT3 셀	실측 셀
내부저항	약 20 mΩ	약 80~85 mΩ (추정)
5A 부하 시 전압 강하	약 0.1 V 이내	약 0.42 V
전압 유지 능력	양호	현저히 저하
공구 사용 시 체감	안정적	조기 출력 저하

정리하면,

내부저항이 정상 대비 약 3~4배 증가
같은 전류에서도 전압이 훨씬 더 크게 떨어짐

이 수치 차이 하나만으로도
사용 시간이 짧아졌다고 느끼는 이유를 충분히 설명할 수 있습니다.

8. 그래서 사용자는 왜 “배터리가 빨리 닳는다”고 느낄까

이 셀은 에너지가 없는 상태가 아닙니다.
문제는 에너지를 꺼내 쓰는 순간입니다.

공구를 작동시키면:

순간적으로 큰 전류가 흐르고
내부저항이 커진 셀은 전압을 버티지 못합니다.

그 결과,

출력이 먼저 약해지고
보호 회로나 시스템 컷오프가 빠르게 발생하며
실제로는 용량이 남아 있어도 작동이 먼저 멈추게 됩니다.

그래서 사용자는
“아직 남아 있을 것 같은데, 왜 이렇게 빨리 꺼지지?”
→ “이 배터리는 금방 닳는다”
라고 느끼게 됩니다.

9. 정리 – 이 배터리의 문제는 무엇이었을까

이번 분석을 한 문장으로 정리하면 다음과 같습니다.

이 셀의 문제는 용량 부족이 아니라,
내부저항 증가로 인한 전압 유지 실패였습니다.

핵심 요약

항목	판단
단일 셀 용량	완전 사망 아님
내부저항	정상 대비 크게 증가
전압 응답	부하 인가 시 급격한 하강
체감 문제 원인	전압 유지 능력 저하

연구원 코멘트 (Sensloop Lab)

공구용 배터리의 체감 성능은
정격 Ah 수치보다 부하 상황에서의 전압 응답 특성이 훨씬 중요합니다.

이번 사례는
충방전 로그와 데이터시트를 함께 보면
왜 사용자가 성능 저하를 체감하게 되는지를
숫자로 명확히 설명할 수 있다는 점에서 의미가 있습니다.