안녕하세요.
FSK 전기 검차 오피셜 백현우입니다.
올해 리뉴얼된 에너지미터를 오병준 오피셜(본 커뮤니티 리더)과 함께 제작했고, 에너지미터 운용과 관리를 담당하고있습니다. 2025 FSK와 스마트 e-모빌리티 경진대회에 에너지미터 judge 역할을 수행했고, 그 후기를 사례 위주로 남기고자 합니다. 전후사정은 팀마다 좀 편차가 있기 때문에 현상과 원인, 해결방법 위주로 다루겠습니다.
대부분의 팀들이 본인들의 상황 위주로 경험을 쌓으셨을 것이고, 다른 팀에서 일어난 일들에 대해서는 자세히 알기가 어렵습니다. 또한 올해 발생한 일들로 부터 얻어진 교훈이 후배들, 혹은 새로 시작하는 누군가에게 잘 전달되기가 어렵습니다. 따라서 이 글을 통해서 앞으로의 대회를 준비하시는 것에 도움이 되기를 바랍니다.
시작하기에 앞서, 에너지미터 관련 규정 및 매뉴얼을 잘 읽어주시기를 진심으로 당부드립니다.
참고로 FSK E-Formula 부문의 경우 22개팀 중 14개 팀이 에너지미터를 수령했고 2팀이 이슈가 있었습니다. 스마트 e-모빌리티 경진대회의 경우 56개팀 중 46개 팀이 에너지미터 (2대 파손 포함 총 48개) 를 수령했습니다. 이슈가 있었던 팀이 워낙 많아서 통계 내기는 좀 어렵습니다.
에너지미터는 공인인증 시험기관에서 검정 시험을 받았으며, 거의 모든 에너지미터가 0.00x kW 수준의 오차 범위 이내에 있습니다.
사례
LV 관련
데이터 파일이 생성되지 않음
- 이런 경우 대부분 LV전원 공급이 되지 않았거나, 전원 공급 커넥터 핀 혹은 배선의 접촉이 불량한 경우입니다.
데이터 파일이 아주 많이 생성됨
- 이런 경우 LV 전원 공급 커넥터 핀 혹은 배선의 접촉이 불량한 경우입니다.
위 두 경우 모두 멀티미터로 에너지미터 LV전원 공급 커넥터(차량쪽) 을 멀티미터로 찍어 LV전원 공급이 원활한지, 커넥터를 흔들어도 전원 공급에 문제없는지 등을 찾아야합니다. 접촉불량의 경우 추적하는 것이 꽤 어려울 수 있는데, 천천히 잘 찾아보시는 수 밖에 없습니다. 아니면 그 라인을 새로 만들거나요. 제작 퀄리티와 관련된 부분입니다.
HV 전압 관련
전압이 찍히지 않는 경우
- 전압이 0V 로 찍히고, 모터를 구동한 (전류를 사용한) 경우에도 전압이 변동 없는 경우
- 이 경우에는 HV 전압 커넥터가 연결되지 않았거나, 이상한 위치에 연결되었거나, 접촉이 불량한 경우입니다.
- HV 전압 커넥터 라인을 전반적으로 확인해야합니다.
- 전압이 0V로 찍히고, 모터를 구동한 (전류를 사용한) 경우에 전압이 소폭 하락하는 경우
- 모터가 전류를 사용하면서 배터리측의 전압이 떨어지게 되는데, 0V에서 소폭 하락하는 경우 에너지미터가 계측하는 전압의 영점이 잘못 맞춰져있다는 것을 의미합니다.
- 에너지미터에 LV전원이 인가되기 전에 HV전압이 먼저 인가되는 경우 발생하는 문제입니다
- 특히, 비상정지스위치를 차단시켰음에도 불구하고 시스템 전압이 0V로 금방 내려가지 않거나 아예 0V로 내려가지 않는 경우가 있었습니다.
- 어떤 방식이든지 에너지미터에 LV전원이 먼저 인가되고 HV전압이 인가되게끔 해야합니다.
- 그래서 이번 EV 대회장에서의 경우 LV커넥터와 HV전압커넥터를 모두 뽑은 상태에서 대기하다가 LV 커넥터를 연결하여 LV전원을 인가하고, HV전압커넥터를 체결하고, 비상정지스위치를 올리는 방식을 안내했습니다.
전압이 이상하게 찍히는 경우
- 차량의 구동시스템 전압이 x라고 했을 때, 전압이 순식간에 0과 x 사이를 오가는 경우
- HV 전압 커넥터가 접촉이 불량한 경우입니다.
- HV 전압 커넥터 라인을 전반적으로 확인해야합니다.
- 전압이 정상적으로 찍히다가, 모터가 전류를 사용하기 시작하면 전압이 0까지는 아니더라도 상당히 많이 내려가는 경우
- 전압 측정 위치를 잘못 연결하여, 배터리와 모터 사이의 선로나 커넥터, 다른 회로요소에 걸리는 전압강하를 함께 보고 있기 때문입니다. 부하가 커지면 회로의 직렬 저항(선로 저항, 접촉저항, 배터리 내부저항 등)에 걸리는 전압강하가 커지고, 측정 지점에서 볼 수 있는 전압이 낮아집니다.
- 전압 측정 위치를 옮겨, 시스템의 전압을 측정해야만 합니다.
- 물론 동시에 주비상정지스위치가 차단되어 구동시스템의 전압이 0V로 내려가게 되면 에너지미터 전압도 0V로 측정될 수 있는 위치여야합니다. 이것이 되지 않는 경우가 꽤 있었습니다. 분명 HV 주비상정지스위치를 차단시켰는데 전압은 측정되고 있는 상황이었습니다.
HV 전류 관련
- 전류가 짧은 시간에 순간적으로 튀는 경우
- 제어 때문일 수도 있습니다.
- 제어 세팅을 잘 잡아야합니다.
- 실제 모터 최대 출력시의 전류보다 큰 값이 찍히는 경우에는 전류 라인 어딘가에서 스파크 방전이 일어난 것일 수 있습니다.
- 어딘가에서 공기 중으로 방전이 일어나면 큰 전류가 흐를 수 있습니다.
- 공기 중 방전으로 인한 경우에는 규정을 위반하지 않을 정도로 짧은 순간에 발생합니다. 규정을 위반하지는 않겠지만, 시스템에서 어딘가가 의도하지 않은 접촉 불량이나 절연 파괴가 발생하고 있다는 것이기 때문에 반드시 주의해서 해결해야합니다.
- 제어 때문일 수도 있습니다.
- 최대 출력 10kW 규정을 위반할 정도로 전류를 사용한 경우
- 제어 세팅이 잘못되었을 가능성이 아주아주 높습니다. 세팅은 제대로 되었으나 제어기가 똑바로 제어를 못했을 가능성도 있습니다.
- 참고로 출력을 위반하는 경우 아슬아슬하게 초과한 경우는 거의 없었고, 대부분 2~8kW 씩 초과하는 결과였습니다.
에너지미터 파손 사례
이번 대회에서 발생한 파손 사례만 다루겠습니다. 총 2개의 에너지미터가 파손되었습니다.
에너지미터의 데이터 파일 이름이 생성 일시가 아닌 이상한 특수문자인 경우
- 동시에, Window 탐색기에서는 파일이 보이지만 데이터를 열어보려 할 경우 파일을 찾을 수 없다는 경고창이 뜨는 상황
- 동시에, 데이터를 복사해서 이동시키는 것이 불가능한 상황
- 에너지미터 전원은 켜지고 Viewer 상에서 연결도 문제 없는 상황
앞선 다이나믹 이벤트들에서 문제가 없었다가 이후 어느 순간부터 위 상황이 발생한 경우입니다. 에너지미터 전원에는 문제 없는 것으로 보아 데이터를 주고받는 커넥터쪽 어딘가에서 쇼트 등의 이유로 회로가 파손되었다고 추측중입니다.
에너지미터 전류 단자 황동 볼트 파손
- 에너지미터 전류 단자쪽의 나사산이 파손된 상황
현재 제작된 에너지미터의 전류 단자쪽은 황동볼트입니다. 유너트가 나사산을 손상시킨다고는 하지만 한순간에 파손되지는 않습니다. 일반적으로는 점점 손상되는 형태입니다. 다만 이번 대회에서 파손된 사례의 경우 황동 볼트에 새로운 각도로 나사산이 생성됨과 동시에 나사산의 꼭대기 부분이 뭉개져있는 상황입니다. 황동 볼트의 기계적 물성이 상대적으로 팀들이 준비해오는 너트들에 비해 무르기 때문에, 너트를 살짝 비스듬하게 둔 상태에서 강제로 체결을 시도하면 이렇게 볼트가 파손될 수 있습니다. - 유너트의 경우에는 체결이 어느정도 되고나서 부터 풀림 방지 기능을 하는 부분이 나사산과 물리게 되어 있습니다. 그 부분까지는 잘 체결이 됐는지 손으로 돌려 보시고, 그 다음부터 공구를 이용해서 체결해야만 이런 일이 발생하지 않습니다.
에너지미터 교체
- FSK E-Formula 에서는 총 두 팀에게 이슈가 있었고, 시간 효율을 위해 위에 언급된 해결방안과 에너지미터 교체를 동시에 병행했습니다. 기존에 팀에게 지급했던 에너지미터에 대해서는 다시 테스트했을 때 문제가 없었고, 팀과 함께 원인을 찾아본 결과 팀에서 제작한 차량에서 전원 공급 불량, 접촉 불량의 문제였습니다.
- 스마트 e-모빌리티 경진대회에서는 많은 팀에서 데이터가 이상한 경우 에너지미터를 교체해달라고 요구하셨습니다. 그러나 에너지미터가 파손된 두 팀의 사례를 제외하고는 에너지미터를 교체해서 지급해드린 팀은 없습니다.
- 대부분의 팀은 검차장에서 문제해결이 되었기 때문에 에너지미터 교체가 불필요했습니다.
동적 경기를 참여하는 과정에서 생겼던 이슈들은 주로 출력 초과, 에너지미터 전원 인가 순서 오류, 측정 위치 오류, 접촉 불량이었습니다.
- 출력 초과한 팀의 경우에는 제어 세팅 변경 등의 방법으로 해결됐습니다.
- 에너지미터 전원 인가 순서 오류의 경우에는 대회장에서 지속적으로 전원 인가 순서를 다시 공지를 드리고, 팀에서 미리 확인할 수 있는 방법을 안내해드렸습니다. 결국에는 대부분의 팀들이 다시 그런일을 겪지 않았습니다.
- 측정 위치를 잘못 선정한 경우에도 데이터를 저희가 보고 해결책을 찾는데 도움을 드렸고, 결국 해결되었습니다.
- 접촉 불량의 경우가 팀들의 입장에서 가장 당황스러웠을 것으로 예상됩니다. 괜찮았다가 어느 순간 문제가 생기기도 하고, 문제가 생기는 것이 확인이 됐다가 저희와 함께 확인하니 갑자기 해결되는 듯 하곤 했습니다.
- 차량의 제작 퀄리티와 관련이 있는 부분이고, 맨 처음에는 괜찮았다가 차량을 주행하다 보니 진동이나 충격 등으로 인해 체결이 풀리거나, 배선이 단선에 가까워지거나, 커넥터 부분의 결합이 불량해지거나 하는 일들이 발생하기도 합니다.
- 이는 팀이 제작한 차량의 디테일한 퀄리티와도 관련이 있고, 팀에서 차량을 꾸준히 모니터링할 필요가 있는 부분이기도 합니다.
기타
- 차량에서 어떤 커넥터가 있다면, 미리 통전테스트와 전압을 찍어보시기를 강력히 권장드립니다. 팀에서 12V가 출력되는 USB 커넥터를 제작하셨고, 그걸 확인하지 않고 사용한 오피셜의 노트북 메인보드가 고장나는 사건이 있었습니다. 그리고 다른 어떤 팀에서도, 팀원의 노트북이 고장났다는 제보를 받았습니다.
- 배선이 타서 에너지미터와 연결되는 배선을 교체해야했던 팀이 있었습니다. 대략 200A 약간 아래로 사용하는 팀이었던 것으로 기억하는데, 25sq 배선을 사용중이었습니다. 전선, 도체류 선정하실 때 허용 전류를 반드시 고려해주세요. 본인 팀의 배선이 굉장히 뜨겁다면, 선정한 도체를 다시 검토해보셔야합니다.
마무리
제가 놓친 사례가 있는지 잘 모르겠습니다. 생각나는 것이 있으면 추가하겠습니다. 팀에서 겪었던 사례가 있다면 함께 공유하면 좋겠습니다. 질문이 있으시다면 댓글로 같이 이야기해보는게 좋을 것 같습니다.