"저항력" 에서도 얘기한 것처럼,

주행 중의 저항력은 속도의 제곱에 비례합니다.

대신,

속도가 2배 빠르면 주행시간이 1/2 로 되므로,

4배 큰 저항력으로 1/2 시간을 달리므로 주행거리는 2배 줄어드는,

즉,

2배의 속도로 달리면 같은 배터리로 달릴 수 있는 거리는 1/2로 줄어들고,

대신 도착 시간이 2배 빨라지는 이점을 얻게되죠.

하지만,

지난 번 평지 테스트 에서도 같은 거리를 2배의 속도로 달리면,

소모전력이 2배가 아닌 2.4 배가 되는 결과가 나왔습니다.

바람의 영향 때문인가 하는 의구심에,

이번에는 바람이 별로 없는 날을 선택해서,

다시한번 테스트를 해봤습니다.

결국,

저항력은 주행속도의 제곱에 비례한다는 이론에 입각해서,

처음 테스트를 진행한 이후로 총 3번의 테스트를 진행한 결과가 되었는데요.

지금 다시 분석을 해보니 3번 다 비슷한 결과를 도출하고 있는 듯 합니다.

위 자료가 3번의 테스트 결과 입니다.

순서가 거꾸로 된 것은,

제 예측과는 다른 결과로 인해서 분석을 거꾸로 하다보니.....!

1차 때에는 바람이 2 ~ 3m/s 로 불고 있을 때에,

운동장을 회전하면서,

속도와 그에 따른 순간적인 소모전력 만을 측정한 것으로,

4배가 나와야 하는데,

실제로는 약 5.5 배의 전력소모가 발생하고 있었습니다.

같은 거리를 달린다면 2.75배 전력소모가 많이 발생하는 결과가 됩니다.

물론,

또 한가지 중요한 사실은,

시속 16.5 km/h 로 달릴 때에도 소모전력이 순풍이냐 역풍이냐에 따라서 40 ~ 120 W로 어마어마하게 변하고,

시속 33km/h 로 달릴 때에도 소모전력이 순풍이냐 역풍이냐에 따라서 260 ~ 480 W 까지 어마어마하게 차이가 난다는 사실에서,

자전거에서 공기 저항력은 어마어마하게 크고 또한 가장 지배적인 저항력이 된다는 것을 깨달았구요.

2차 실험은,

1차 때에 주행하면서 눈으로 소모전력을 체크하는 것은 오차가 클 수 있다는 판단에,

이번에는 평지를 달리면서,

주로 소모전력량을 체크했습니다.

2배의 속도로 달리면,

총 소모전력이 2배가 되어야 하는데,

실제로는 약 2.4 배가 나와서,

역시 바람의 영향 때문에 오차가 심해진 결과인지 의심되었기 때문에,

최대한 바람이 거의 불지 않는 날(1m/s)을 택해서,

3차 실험은 운동장을 돌면서 다시 실시했습니다.

빨간 색으로 표시한 것들이 실제로 제가 측정한 수치들이니깐,

테스트가 진행됨에 따라서 여러 요인들을 생각해서 측정자료가 늘어가는 것을 느낄 수 있을 것입니다.

3차 테스트에서는,

바람의 영향과,

출력을 높이면 약 2V 까지도 떨어지는 배터리의 전압강하를 고려했습니다.

400 W 출력에,

40V 라면 10A 면 되지만,

38V 라면 10.53 A 로 결국 전압이 낮으면 전체적인 전류량은 더 많이 소모되는 것으로 나타날 것을 고려한 것이죠.

그리고,

21.6km/h 속도로 측정도 한번 더 했습니다.

위 자료는,

빨간 색 자료에 대해서 그냥 혼자서 이렇게 저렇게 분석을 해본 것입니다.

예컨데,

14.8km/h 대비,

29.8km/h 의 경우에는 속도는 약 2.01 배 인데,

소모전류는 약 2.499배 많이 소모했고,

전압강하를 고려한 전력비는 약 2.359 배가 되더군요.

21.6km/h 의 경우에는 속도는 약 1.46배 인데,

소모전류는 약 1.561배 많이 소모했고,

전압강하를 고려한 전력비는 약 1.478배 였습니다.

즉,

속도가 좀 낮은 약 21.6km/h 의 경우에는 이론상의 1.46배 보다 약간 더 많은 약 1.478 배를 소모했지만,

속도가 빨라진 29.8km/h 인 경우에는 이론상의 2.01 배 보다 훨씬 더 많은 약 2.359 배를 더 소비하는 결과이고,

1차 때 시속 33km/h 로 달릴 때,

전압 강하를 고려하면 약 2.6배 가량이 될 결과도 무엇인가를 의미하는 듯 하죠.

속도가 빨라질수록 무엇인가 기하급수적으로 전력을 빨아먹는 요소가 있다?

P = I제곱 * R

즉,

내부 저항으로 인한 소모전력이 흐르는 전류의 제곱에 비례해서 커지죠.

위 자료에도,

"저항손실비" 라고 계산해 봤지만,

지금은 저것 외에 다른 요소는 생각나지 않습니다.

물이 100 m 높이에서 떨어져도,

저 엄청난 에너지로 겨우 물의 온도는 0.24도 밖에 올라가지 않죠.

즉,

열 에너지는 역학에너지와는 차원 자체가 다른 것인데,

컨트롤러가 저렇게 흐르는 전류로 인해서 뜨거운 열을 발산한다면?

아주 유력해 보입니다.

사실,

90% 이상의 확률로,

바로 내부 저항에 의한 뜨거운 열로 인해서 사라져가는 전력 때문에,

속도가 2배가 되면 순간적인 소모전력은 4배가 아니라 5배, 6배가 될 수도 있다고 말할 수 있겠지만,

제게는 저렇게 빠져 나가는 전력량에 대한 자세한 실험을 할 수 있는 장비가 없기 때문에,

테스트는 여기까지만 하고 일단 종료 합니다.

다음 테스트는 KU 123 으로 컨트롤러를 교체하면 조금 더 확인하는 실험 정도를 할 수 있겠죠.

지금까지의 결과만으로,

시속 15km/h 의 속도로 100 km 를 달리는 경우,

시속 30km/h 의 속도로는 약 2.5배 짧은 40km 정도를 달릴 수 있고,

속도를 더 높이면 높일 수록 주행거리는 내부저항 손실로 인해서 훨씬 더 짧아지게 된다.

위 결과 에서,

전압강하를 고려한 전력비는,

소모전력이 2배가 되어야 하는데 2.499 배가 되는 이유가 전압 강하에 있지 않을까 해서 계산해본 것이고,

실제로의 소모전력은,

"전류비" 로 표시된,

1.561 배,

2.404 배,

2.499 배,

2.75 배

위 값들이 실제로 소모되는 비율이 되는 것이죠.

물론,

뜨거워지는 컨트롤러로 인해서 컨트롤러 컷을 당할 가능성이 훨씬 높아지고,

컨트롤러의 수명도 급속히 줄어들게 될 것입니다.

마찬가지로,

저렇게 엄청난 전력소모가 발생하게 되는 언덕길을 달리게 되면 주행거리는 대단히 짧아질 수 밖에 없습니다.

어쨌던,

전기자전거의 속도와 주행거리와의 관계가 궁금해서,

나름 계획을 세우고 실험해보고 문제의 원인과 대책 등을 세우면서,

그래도 나름 이해가 되는 결과를 도출하게 되어서 마음은 홀가분하면서 기쁘네요.

위 테스트에 사용된 장비는,

알톤 T55 자전거,

배터리 : 중국산 36V 10Ah 리튬이온 (맘에 들지 않음),

KU 65 컨트롤러 : 최대 15A, 정격 7.5A(위 결과에 나온 것처럼 최대 전류가 아닌 정격전류로 달려도 엄청난 전력손실이 있음),

Q 100 328RPM 고속모터 : 300 W 정도의 모터로 생각 됨.

요즘은 날씨가 더워서,

오늘은 저녁 6시에 약 1시간 30분 동안 자전거를 타고 진양호를 다녀왔는데,

컴퓨터에 무슨 문제가 있는 것인지,

카메라의 SD 카드를 인식을 하지 못하네요.

하루 해는 무심히 떠서 무심히 지는 것을 반복하지만,

세상에 살아가는 인간들은 각자 저 해를 다르게 보며,

각자의 아우성을 내지르고 있죠.

물론,

갈 수록 한탄하거나 힘들어 하고 남탓을 하는 인간들의 아우성이 조금씩 커져가고 있지만,

재정적자 112조원,

추경예산 17조원,

세수부족 20조원,

어마어마한 공무원, 준공무원, 공공부문 직원들의 인건비와 퇴직연금 등으로,

한 해 약 200 조원씩 어린 세대에게 빚더미를 떠넘기고 있는 현실 자체가 바로 고통의 근원이기에,

아무리 아우성을 쳐도 더 깊은 수렁으로 빠져들어가는 것일 뿐!

죽도록 열심히 일해봐야 잘했다는 소리보다는 오히려 욕만 먹는 세상!

프리차트도 열심히 창의력을 발휘하면 칭찬받고 더더욱 많은 것을 개발하도록 만드는 세상이었다면,

이것저것 뭔가를 연구하면서 창의력을 발휘하고 있었겠지만,

내일은 뭘 하면서 또 하루를 보내지??????