Making & Invention
자동차 폐발전기와 부탄 예초기 엔진을 결합한 휴대용 발전기 제작
Upcycling & Modification
https://www.youtube.com/watch?v=AjB74uEHtns
자동차 발전기로 발전기 만들어 발전하기, 제발전기 발전돼라!
Summary
고장으로 교체된 자동차 발전기(Alternator)의 전압 조정기를 교체해 재생하고, 예초기 엔진과 체인 증속 구조를 결합해 독립적으로 전력을 생산하는 소형 발전 시스템을 제작한 프로젝트입니다. 발전된 12V DC 전원을 인버터를 통해 220V AC로 변환해 실제 부하를 구동했습니다.
Purpose / Goal
고장으로 교체된 자동차 발전기를 재활용해, 차량 엔진 없이 별도의 소형 엔진으로 발전기를 구동하고 실제 전력을 생산할 수 있는 독립형 발전 장치를 제작하는 것이 목표였습니다.
Concept
자동차 발전기의 초기 여자(Excitation)에 필요한 전류를 배터리에서 공급하고, 예초기 엔진의 회전수를 체인과 스프로킷의 증속비를 이용해 발전기에 더 높은 회전속도로 전달하는 방식으로 구성했습니다. 엔진 자체를 고회전시키는 대신 기계적 기어비를 이용해 발전기에 필요한 회전속도를 확보하는 것이 핵심 아이디어입니다.
Mechanism
예초기 엔진의 회전력이 체인과 스프로킷을 통해 자동차 발전기 축으로 전달됩니다. 초기 여자 전류가 발전기 로터의 계자 코일에 자기장을 형성하고, 로터가 회전하면서 고정자 코일에 교류 전압이 유도됩니다. 발전기 내부 정류 다이오드가 이를 직류(DC)로 변환하고 전압 조정기가 출력 전압과 계자 전류를 제어합니다. 생성된 DC 전원은 배터리 충전과 인버터 입력에 사용할 수 있으며, 인버터를 통해 220V AC 부하를 구동합니다.
Design
금속 앵글 프레임에 예초기 엔진과 자동차 발전기를 고정하고 체인으로 두 축을 연결했습니다. 엔진 측과 발전기 측 스프로킷의 크기 차이를 이용해 약 1:3의 증속비를 구성했으며, 체인 장력을 유지하고 이탈을 줄이기 위한 텐셔너를 적용했습니다.
Build Process
고장 난 자동차 발전기를 분해해 브러시가 포함된 전압 조정기 어셈블리를 교체한 뒤 발전 가능 상태로 복구했습니다. 예초기 엔진의 불필요한 외장 부품을 제거하고, 발전기 풀리를 가공해 자전거용 스프로킷을 결합했습니다. 이후 금속 앵글로 프레임을 제작해 엔진과 발전기를 고정하고 체인과 텐셔너를 설치한 뒤, 배터리와 인버터를 연결해 단계적으로 발전 테스트를 진행했습니다.
Challenges & Solutions
문제 1: 초기 구동 테스트에서 엔진은 작동했지만 발전기 출력이 충분히 발생하지 않았습니다.
확인된 원인: 발전기 회전속도가 발전에 필요한 영역까지 올라가지 못했습니다.
해결: 발전기 측 스프로킷을 더 작은 규격으로 변경해 약 1:3의 증속비를 구성하고 발전기 회전속도를 높였습니다.
문제 2: 교체할 스프로킷의 내경과 발전기 풀리의 외경이 맞지 않아 직접 장착할 수 없었습니다.
해결: 발전기 풀리 외경을 벨트샌더와 그라인더로 가공하고 스프로킷을 가열해 열팽창시킨 뒤 압입하는 방식으로 결합했습니다.
Materials
금속 앵글 · 강재 프레임 · 자전거 체인
Components
Tools & Processes
Angle Grinder · Drilling · Gas Torch · Grinding · Heat-assisted Interference Fit · Metal Fabrication
Specifications
Gear Ratio: 약 1:3 Overdrive
Generator Output: 12V DC
AC Output: 220V AC via Inverter
Fuel: Butane Gas
Result
엔진 구동 후 발전기 출력 전압이 상승하는 것을 확인했으며, 인버터를 통해 연결한 전구와 220V 부하가 실제로 작동했습니다. 초기 여자에 사용한 배터리를 분리한 이후에도 발전기가 계속 출력을 유지하는 것을 확인했으며, 발전기 출력으로 별도의 배터리 충전이 가능한 구성도 테스트했습니다.
Topics
자동차 발전기(Automotive Alternator) · 전자기 유도(Electromagnetic Induction) · 계자 전류(Field Excitation) · 증속 구동(Overdrive) · 체인 구동(Chain Drive) · 전압 조정기(Voltage Regulator) · 인버터(Inverter) · 업사이클링(Upcycling)