위키독:배터리와 충전

충전 & 충전기

전지에 에너지를 축적하는 것. 전류를 이용해 2차 장치에 에너지를 주입하는 장비. 선 없이 동작하는 모든 전자장비를 돌리는데 필요한 일이다. 현대인의 필수품이 되어버린 스마트폰은 성능 외에도 충전&방전속도와 배터리용량으로 평가를 하는 것이 필수평가요소로 자리잡아 각 회사들이 머리를 싸매고 고민하고 있다. 스마트폰이 대중화되기 전에는 각 회사별로 장비가 달라 호환이 되지 않는 경우가 많았지만 요즘엔 거의 USB충전기로 규격화된 상태. 이제 앞뒤 구분 없는 USB type-C까지 나와서 조금 더 편리해졌다. 그간 고집을 피웠던 애플사도 이에 따라간다고 하니 아이폰8부터는 어떻게 될지 모른다.

배터리

스마트폰에 탑재되어 있는 배터리는 2차 배터리로 분류된다. 1차 배터리란 건전지처럼 한 번 사용하면 재충전이 되지 않는 것을 말하며 2차 배터리는 이와 다르게 다시 충전이 가능한 배터리를 말한다.

예전의 핸드폰에는 니켈-카드뮴이나 니켈-수소 배터리를 사용했지만 자연방전이나 일명 메모리 효과라고 일컫는 치명적인 단점이 있었기에 요즘은 거의 사용하지 않고 리튬-이온 배터리를 사용한다.

자연방전이란 말 그대로 핸드폰을 켜지 않아도 자연적으로 배터리 용량이 줄줄 새는 것을 말한다.

메모리효과는 완전히 방전되지 않는 상태에서 충전을 할 시에 최대용량이 줄어드는 것을 말하며 이 때문에 예전의 핸드폰은 완전히 방전하고 나서 충전을 해야 했었다.

이밖에도 리튬-이온배터리는 가볍다는 장점도 있고 관리가 쉬우며 자기 방전에 의한 손실이 매우 적다는 점도 있지만 한편으로는 단점도 무시할 수 없다.

사용을 하지 않아도 수명이 2~3년에 불과하며 온도에 민감하다는 점이 단점으로 부각된다.

리튬-이온 배터리

배터리는 기본적으로 전기에너지를 저장했다가 필요할 때 방출할 수 있는 장치이다. 허나 전기에너지 자체를 저장할 수가 없으니 이것을 화학에너지로 바꾸어 저장해둔 것이다. 그리고 이온이 전해질 사이를 이동하며 전류가 흐르는 원리. 리튬-이온 배터리는 크게 양극, 음극, 전해질의 3가지로 이루어져 있고 양극은 리튬, 음극은 탄소로 이루어져 있으며 전해질은 전기가 통하는 유기 용매로 이루어져 있다.

충전이 될때는 양극에서 리튬이온이 빠져나와서 음극으로 간다. 이때 양극은 이온을 잃어 +상태가 되고 음극은 이온을 얻었으므로 –상태가 된다. 이렇게 되면 전압차가 발생하게 되므로 이 힘을 이용해 핸드폰이 작동하게 되며 이온을 다 소모하면 완전 방전되어 어떠한 전류도 흐르지 않게 된다.

급속충전

퀵차지라고 불리는 이것은 퀄컴에서 만든 규격이며 그렇기 때문에 퀄컴이 아닌 다른 자체 AP를 사용하는 스마트폰은 자체적으로 개발해야 했다. 퀄컴은 현재 퀵차지 4.0까지 개발한 상태이지만 지원하는 기기는 아직 없다. 삼성의 경우에는 자체적으로 어댑티드 패스트 차징이라는 기술을 만들었다.

원리는 간단하게 정격전압을 높여준 것. 전압차가 클수록 이온이 빠르게 움직이기 때문에 빠른 충전이 가능하다. 다만 이는 과전압을 걸어주는 방식이기 때문에 퀵차지를 지원하지 않는 일반 폰에 이걸 꼽으면 과전압 주의 경고메세지가 뜨는 경우도 있으니 주의하자.

충전기를 사용하는 경우와 PC의 USB를 사용하는 경우에 충전시간의 차이가 있는 것도 바로 이러한 원리. PC의 USB는 애초에 충전하라고 만든 것이 아니기 때문에 전압이 매우 낮다. 고퀄리티 게임을 돌리면서 PC의 USB를 이용해 충전을 한다면 오히려 배터리가 줄어드는 것을 경험할 수 있다.

핸드폰 충전의 표준은 5V 1A. 고속충전은 이를 9V나 12V까지 확 끌어올린 것이다. 다만 안전성을 이유로 0~50%까지는 정말 빠르나 50%부터는 느려진다. 그래서 광고할 때는 주로 50%까지를 강조하는 것을 볼 수 있다.

무선충전

파일:/api/File/Real/58c8b3d2ea8915dd0fed8c6e

말 그대로 선 없이 충전하는 기술.

LG에서는 별도의 무선충전기 LIBERA을 내놓았으나 자기네 폰은 하나도 포함되어 있지 않은 웃지 못할 일이 벌어졌다. 고속 무선충전의 경우, 대부분 라이벌회사인 삼성제품만이 충전이 가능하다! 이걸 노린 마케팅일수도.

크게 자기유도기술과 자기공진기술로 나뉘어 진다. 안테나 방식도 있긴 한데 워낙 효율이 낮고 전자파 문제도 있어서 충전기술에는 사용되지 않는다. 보면 알겠지만 일단 안전성에 문제가 있으면 사람들이 기피하는 경향이 있으므로 아직까지는 자기유도 방식을 이용한 충전이 대세이다. 그래서 폰을 기기에 갖다대야 되는 방식을 채택할 수 밖에 없는데 이때문에 무선충전이면서도 유선충전과 별다른 차이가 없는 것이다. 다만 책상에 폰을 두고 작업을 하는 상황에서는 아주 편리하게 사용할 수 있긴 하다.

자기유도나 자기공진이나 둘 다 자기장을 이용한다는 점에서는 같다. 자기장의 변화는 전류를 일으키고 전류의 변화는 곧 자기장을 만든다.

페러데이의 전자기 유도법칙. 유도나 공명이나 둘 다 기초적인 원리는 같다. 이러한 기본적인 법칙을 응용한 것이다. 이는 발전기의 원리와 완전히 같은 기술이다. 자석을 끝도 없이 회전시켜서 전기를 만들어내는 것.

자기유도 기술

1차 코일에 흐르는 전류로부터 발생한 자기장의 대부분이 2차 코일을 통과한다. 즉 한 자기장에 두 코일이 반응한다고 보면 된다. 이 때문에 이 기술로는 폰과 충전기가 거의 붙어있어야 작동하여 이것을 무선 충전이라고 할 수 있는가 하는 의문이 드는 방식이다. 어쨌든 선은 안 쓰니까 무선은 맞는데 뭔가 생각한 것과 다른 느낌이 드는 것은 어쩔 수 없는 듯.

자기공명 기술

이것은 유도보다는 나은 것으로 1차 코일과 2차 코일의 공진주파수를 동일하게 맞춰서 공명시키는 것. 이러한 원리 때문에 꽤 먼 곳에서도 충전이 가능하며 이 주파수에 맞는 기기는 전부 반응하므로 여러 대의 폰을 동시에 충전시킬 수 있는 것은 장점으로 꼽히고 있으나 역시 전자기파 논란이 없을 수가 없는 방식이다.