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.
연구원 여러분, 안녕하세요. 🔋
오늘은 다른 연구원께서 복원 의뢰해주신 밀워키 M18 18V 6Ah 배터리팩을 점검했습니다.
겉보기에는 멀쩡했지만, 내부 전압을 측정해보니 완전 방전 상태였죠.
이번 실험에서는 과방전 셀을 교체하고, Samsung 30Q 정품 셀로 리빌드하여 정상 용량으로 복원했습니다.
배터리 복원을 위해 입고된 밀워키 배터리팩
🔍 초기 점검
외관상 손상은 없었지만 잔량 표시등이 전혀 점등되지 않는 상태였습니다.
테스터기로 측정한 결과, 전체 전압은 15.2V로 확인되었고
10개의 셀 중 4개는 0.0V(완전 방전), 나머지 6개만 3.7V 수준을 유지하고 있었습니다.
이 불균형으로 인해 출력과 잔량 게이지 모두 동작이 안되는 상태였습니다.
| 항목 | 정상 기준 | 측정값 | 상태 |
|---|---|---|---|
| 전체 전압 | 18.0V ±0.5V | 15.2V | 불균형 |
| 셀 편차 | ±0.02V 이하 | 최대 3.7V vs 0.0V | 비정상 |
| 잔량 표시등 | 4단 점등 | 미점등 | BMS 차단 |
| BMS 보호회로 | 정상 | 개방(OFF) | 작동 차단 |
밀워키 M18 18V 6Ah 배터리 수리 전 외관 모습. 잔량 표시등이 점등되지 않는 초기 불량 상태
측정 결과, 4개의 셀이 0V로 확인되었습니다. 완전 과방전 상태였으며, 잔량 표시등이 작동하지 않는 이유를 설명해줍니다.
밀워키 배터리 하우징을 분해한 후 내부 회로 기판과 셀 모듈 상단 모습.
⚙️ 손상된 셀 분리 및 교체 준비
기존 셀의 니켈 연결부를 제거하고, 쇼트(단락)이 발생하지 않도록 주의하며 셀을 분리했습니다.
수리 전 완전 분해된 밀워키 M18 배터리 팩 전체 구조.
이번 교체에는 삼성 SDI 정품 INR18650-30Q 셀(2,950mAh, 15A급)을 사용합니다. 정격 용량과 안정성이 모두 검증된 셀이죠.
교체용으로 준비된 삼성 INR18650-30Q 셀. 4.18V로 밸런스 충전 완료된 상태.
모든 셀은 4.18V ±0.01V로 밸런스 충전 후 조립 준비를 마쳤습니다.
새 셀 조립 — Samsung 30Q 정품 적용
셀을 원래의 5S2P 구성으로 배열하고 스폿 용접을 진행했습니다.
용접 후 각 셀 그룹(B1~B4)의 전압을 개별 측정했습니다.
새 셀을 스팟 용접하여 조립한 후 BMS 연결 전 전압 테스트 단계. 각 셀 그룹 B1~B4 전압 확인 과정.
복원에는 Samsung INR18650-30Q (2,950mAh, 15A급) 셀을 적용했습니다.
정격 전압 3.6V, 내부저항 14mΩ 수준의 고출력 셀로,
신규 셀 사용하여 출력 안정성과 효율이 모두 향상됩니다.
각 셀은 4.18V ±0.01V로 밸런스 충전 후
5S2P 구조로 재배열하고, 3점 스폿 용접으로 연결했습니다.
측정 결과 B1: 4.18V / B2: 4.18V / B3: 4.18V / B4: 4.18V 모든 셀이 균일하게 복원되었습니다.
전압 편차가 없다는 것은 스폿 용접과 밸런싱 모두 정상적으로 이루어졌다는 의미입니다.
| 구분 | 기존 셀 (Samsung 30Q) | 교체 셀 (Samsung 30Q) | 개선 효과 |
|---|---|---|---|
| 정격 용량 | 2,950 mAh | 2,950 mAh | 동일 셀 사용 |
| 최대 방전 전류 | 15 A | 15 A | 동일 셀 사용 |
| 내부저항 | 28~35 mΩ | 14 mΩ ±1 | 전류 손실 감소 |
| 총 팩 용량 | 약 6.0 Ah | 약 6.0 Ah | 신규 셀로 사용 시간 증가 |
4️⃣ BMS 연결 및 최종 점검
각 셀 그룹의 전압이 정상임을 확인한 후, BMS를 연결했습니다.
회로 단자 및 접점부 산화 방지를 위해 플럭스 세척 후 절연 마감 처리도 병행했습니다.
모든 셀 전압을 확인한 후 BMS를 다시 연결했습니다.
접점부 산화 방지를 위해 플럭스 세척 후 절연 마감도 병행했습니다.
조립 후 측정 결과는 다음과 같습니다.
복원 후 충전 테스트에서도 LED 4단 점등이 정상적으로 이루어졌고,
충전 전류 및 발열 모두 안정 범위 내에 있었습니다.
BMS 연결 완료 후 셀 밸런싱이 정상적으로 유지된 조립 상태. 모든 연결부 확인 완료.
하우징을 조립하고, 잔량 표시등 점등 및 충전 테스트까지 진행했습니다.
수리 완료 후 잔량 표시등이 정상적으로 작동하는 밀워키 M18 배터리. 마끼다 팩과 함께 충전 테스트 완료.
| 항목 | 수리 전 | 수리 후 | 개선 내용 |
|---|---|---|---|
| 전체 전압 | 15.2V | 20.8V | 정상 복원 |
| 셀 간 전압 편차 | 최대 0.8V | ±0.01V | 완전 밸런싱 |
| 내부저항 | 측정 불가 | 평균 14.5 mΩ | 전류 안정화 |
| 잔량 게이지 | 미작동 | 정상 작동 | BMS 복원 완료 |
🧠 연구원의 코멘트
이번 복원은 동일한 30Q 셀을 신품으로 교체해 성능을 복원한 사례입니다.
기존 셀 역시 30Q 계열이었지만, **사이클 노화와 내부저항 증가(약 30~35 mΩ)**로 인해
BMS가 출력 보호 모드에 진입하며 전류 흐름이 차단된 상태였습니다.
새 셀은 같은 Samsung 30Q 모델이지만, 내부저항이 약 14 mΩ 수준으로 복원되어
전압 유지력과 순간 출력이 안정적으로 개선되었습니다.
결과적으로 전체 전압은 15.2V → 20.8V, 내부저항은 절반 이하로 감소했으며,
충전 및 방전 테스트에서도 발열이 ±2 °C 이내로 억제되었습니다.
이번 리빌드의 핵심은 “동일 스펙 셀의 교체만으로도 체감 출력이 얼마나 달라지는가” 였습니다.
같은 셀이라도 사용 기간에 따라 내부저항과 화학적 열화가 크게 달라지며,
이는 고부하 장비에서의 전압 강하와 구동시간에 직접적인 영향을 미칩니다.
Sensloop Lab은 향후 동일 셀 기반의 노화도별 출력 비교 실험을 통해
전동공구용 배터리의 수명 예측 데이터를 체계적으로 축적해 나갈 예정입니다. 🔋