스마트폰의 생명은 배터리

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노트북, 디지털 카메라 그리고 스마트폰과 같은 전자기기는 배터리가 얼마나 ‘오래 가느냐’에 따라 사용 시간이 결정됩니다. 아무리 다양한 기능을 갖췄더라도 전원이 켜지지 않으면 소용 없겠죠.

그 중에서도 스마트폰은 늘 휴대하고 다니다 보니 배터리 지속 시간이 더 중하게 느껴집니다. LG전자는 지난 5월 <YahooFiance>를 통해 “미국의 스마트폰 사용자 중 열에 아홉은 배터리가 얼마 남지 않은 경우 불안감에 시달린다”는 설문조사 결과를 전하며 ‘배터리 방전 공포증(Low Battery Anxiety)’이란 신조어를 제시하기도 했습니다.

제조사들도 사용자 요구에 맞춰 배터리 용량을 키운 스마트폰 제품을 출시하고 있지만 역부족입니다. 2016년 상반기 보조 배터리 판매량은 지난해 같은 기간에 비해 101%는 증가했다는 미국 시장 조사 업체 <NPD>의 발표가 대표적 방증입니다.

가득 충전해 집을 나서도 늘 부족한 스마트폰 배터리. 무엇이 배터리 사용 시간에 영향을 주는지, 좀 더 오래 배터리를 사용할 방법은 없는 건지 알아보겠습니다.

추우면 작동을 안 한다?

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온도가 배터리 지속 시간에 영향을 줍니다. 삼성전자 ‘갤럭시 노트5’ 제품 설명서를 보면 제품 동작 온도가 5℃~35℃로 명시되어 있습니다. 애플 웹사이트에 따르면 아이폰6S를 사용하기에 ‘적정한 온도(Comfort Zone)’는 섭씨 0도에서 35도 사이입니다. 스마트폰의 적정 온도는 제조사와 모델마다 다르지만 제조사의 설명에 따르면 적정 온도 범위는 배터리의 성능과도 관련이 있다고 합니다.

애플은 공식 홈페이지를 통해 “온도가 너무 낮거나 너무 높은 환경에서는 온도 조절을 위해 장비가 다르게 동작할 수 있다”며 매우 추운 환경에서는 배터리 사용 시간이 일시적으로 단축되어 장비가 꺼질 수 있다고 덧붙였습니다.

너무 더운 곳에서도 스마트폰이 작동을 중지할 수도 있다고 합니다. 예를 들면 충전이 중지되거나, 디스플레이가 검은색으로 변하거나 혹은 통화가 안 되는 등의 증상이 발생하죠. 이는 배터리를 비롯한 내부 구성 요소들을 고온으로부터 보호하기 위해 스마트폰 스스로 기능을 제한하는 것이라고 애플은 전했습니다.

왜 그럴까

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<이미치 출처 : 삼성SDI 공식 홈페이지>

이는 스마트폰의 배터리가 리튬 이온 전지인 것과 관련이 깊습니다. 배터리를 전문적으로 생산하는 삼성SDI에 따르면 리튬 이온 배터리는 양극, 음극, 전해액 그리고 분리막으로 구성되어 있다고 합니다. 음극에 모여있는 리튬 이온이 양극으로 이동하는 과정에서 방전(전기가 발생)되며, 충전 시에는 반대로 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동한다고 하는군요.

핵심적인 부분은 배터리의 작동 원리가 리튬 이온의 이동이라는 점입니다. 한국전기연구원은 <올바른 배터리 이용을 위한 KERI 가이드북>에서 “겨울철에는 온도가 낮아지기 때문에 배터리의 전반적인 화학반응이 느려진다”며 “온도가 낮아질수록 전지 내부 리튬이온의 이동 속도가 저하하여 전지의 내부저항이 증가하게 된다”고 설명하고 있습니다.

그럼 겨울에 어떡하죠

겨울철에는 배터리를 온도가 낮은 외부에 노출시키지 말고 주머니에 넣거나 케이스, 헝겊으로 덮어서 따뜻하게 보관해 사용하는 것이 좋습니다. 한국전기연구원은 추위로 인한 배터리 방전은 일시적인 현상이며, 방전된 배터리도 내부에 사용하지 못한 에너지가 남아 있기 때문에 배터리의 온도를 높이면 다시 사용할 수 있다고 조언했습니다.  약 30분 정도 배터리를 따뜻하게 해준뒤 사용하는 것이 좋다고 하는군요.

배터리 오래 오래 잘 쓰는 팁

리튬 배터리는 소모품입니다. 충•방전 횟수가 많아질 수록 배터리의 총 용량은 줄어들죠. 이는 ‘열화현상’이라고 하는데 리튬 배터리 뿐만 아니라 모든 배터리에서 나타나는 현상입니다. 추위가 일시적으로 배터리의 성능을 저하시킨다면 배터리 사용 습관은 전체적인 배터리의 수명을 좌우합니다. 열화현상을 완전히 없애기는 힘들지만 그 속도를 느리게 한다면, 좀 더 ‘오래가는’ 배터리를 사용할 수 있을 것입니다.

배터리를 제조하는 미국의 Codex Electronics는 홈페이지를 통해 리튬 이온 배터리 수명을 연장하는 방법을 소개하고 있습니다. Codex Electronics에 따르면 리튬 배터리 성능에 영향을 주는 요인엔 충방전 횟수, 충전 심도 그리고 충전 전압이 영향을 준다고 합니다.

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<배터리의 충방전 횟수와 성능 그래프, 출처 Codex Electronics 홈페이지>

위 그래프는 Codex Electronics의 배터리 충•방전 반복 실험 결과입니다. 세로 줄이 리튬 이온 배터리 용량이고 가로 줄이 충•방전 횟수입니다. 충•방전 횟수가 250번이 넘어가니 전체 용량의 85%에서 70%까지 내려간 것을 확인할 수 있습니다.

또한 Codex Electronics는 배터리를 100% 다 쓰기 보다 50% 정도 사용하고 수시로 충전하는 것이 배터리 수명을 늘려준다고 합니다. 배터리를 100% 방전시키는 사용 습관은 약 300~500번 정도 충전해서 쓸 수 있지만 50%까지만 충전하고 사용하면 1,200 ~1,500번까지 사용할 수 있다고 합니다. 배터리를 조금만 충전하고 사용하다가 다시 충전하면 더 오래 쓸 수 있다는 겁니다.

마지막으로 Codex Electronics는 적정 전압에서 배터리를 충전 해야 한다고 조언합니다. Codex Electronics의 실험에서는 적정 전압 4.2V의 배터리를 4.35V의 전압으로 충전하자 배터리의 수명이 절반으로 줄어든 것으로 나타났습니다. 0.15V의 작은 차이가 배터리 수명에는 큰 영향을 줄 수 있는 것이죠. 시중에 유통되는 USB 충전기는 대부분 스마트폰 배터리와 문제 없이 호환되도록 출시됐지만, 혹시 배터리의 수명이 급격히 짧아진 것처럼 느껴진다면 충전기의 출력을 확인해 보시는 것도 방법이 될 수 있겠습니다.

김영돈 기자(zeromoney@scientist.town)