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2018.03.20

스마트폰 무선 충전 시 주의할 점 “완전 충전은 해로워”

Lucas Mearian | Computerworld
마침내 애플이 아이폰 제품군에서 무선 충전을 지원하면서, 이 기술이 소비자와 기업 모두에서 더 광범위하게 도입될 전망이다.

애플은 아이폰 8과 아이폰 X 제품군용으로 유도 충전 기술을 사용하는 치(Qi) 사양을 선택했다. 삼성도 플래그십 갤럭시 스마트폰에 동일한 사양을 채택해 사용하고 있다. 현재 치를 지원하는 스마트폰 모델은 약 90종이다. 치는 가장 인기 있는 3개 무선 충전 표준 중 하나다.

무선 충전 기기는 작은 패드 형태의 데스크톱용 기기만 있는 것이 아니다. 자동차 시장 또한 차량 승객용 무선 충전 장치를 도입했다. 현재 아우디와 쉐보레, 기아, 현대, 닛산, BMW 등 80여 모델이 전자기 치 충전 사양에 토대를 둔 차량 무선 충전 장치를 제공하고 있다.


치 표준을 관리하고 있는 WPC(Wireless Power Consortium)에 따르면, 전세계적으로 치 충전 장치가 설치, 또는 비치된 공공 장소가 5,000곳이 넘는다.

또, 맥도널드, 메리어트, 이비스(Ibis) 등이 부지에서 치 충전 장치를 제공하고 있다. 런던 히드로 공항, 필라델피아 공항 등 전 세계 곳곳의 공항에도 치 충전 장치가 설치되어 있다. 또한. 페이스북과 구글, 딜로이트, PwC, 시스코 같이 기업 본사에서 치 무선 충전 시스템을 지원하는 회사들도 많다.

IHS의 무선 전력 담당 비키 유수프 수석 애널리스트는 “지난 몇 년 간 자동차 차량용 시장을 중심으로 제조업체들의 무선 충전 솔루션 도입이 지연된 것은 애플이 아이폰을 지원하기 위해 도입할 무선 충전 표준을 기다렸기 때문이다. 그런데 애플이 마침내 치 표준을 선택했다. 따라서 차량용 시장을 대상으로 하는 관련 트랜스미터의 출하량이 크게 증가할 전망”이라고 말했다.

사무실과 공공 장소에서의 무선 충전에 대한 소비자 수요를 견인하는 것은 스마트폰 시장에서의 관련 장치 도입률이다(양과 기술 모두). 그런데 이제 애플이 치 무선 충전을 사용하기로 결정했다. 따라서 충전기 공급업체가 공공 인프라를 대상으로 장치를 지원할 수 있는 적합한 충전 솔루션을 공급하기 쉬워졌다.

서드파티 충전 업체만 관련 제품을 공급하는 것이 아니다. 애플은 아이폰과 애플 워치, 에어팟 등 3개 기기를 한 번에 충전할 수 있는 무선 충전 패드 에어파워를 출시할 계획이다.


무선 충전 시장은 고속 성장을 거듭해, 2020년에 는 10억 대의 리시버 장치가 출하될 전망이다.

2016 IHS 마킷(Markit) 컨슈머 서베이에 따르면, 4명 중 1명이 무선 충전 기술을 사용하고 있으며, 이 가운데 다음 스마트폰을 구입할 때 무선 충전을 지원하는 스마트폰을 구입하겠다고 대답한 비율이 98%가 넘었다. 매년 이런 기능을 요구하는 소비자 수요, 이런 기능이 구현된 장치가 증가하고 있는 추세이다.

유수푸는 최근 발표된 업계 동향 보고서에서 “삼성이 지난 2년 간 무선 충전으로 성공을 거뒀고, 애플까지 아이폰에서 이를 지원하기로 발표하면서 무선 충전 기술이 스마트폰 시장의 주류 기술로 도입되고 있다. 또한 무선 충전 기술의 범위가 다른 분야로 빠르게 확산될 전망이다.”고 설명했다.

지난 몇 년 간, 레스토랑과 커피숍, 공항 등이 소비자 편의 시설로 무선 충전 솔루션을 제공하는 파일롯(시험) 프로젝트를 진행했다.

무선 충전이 더 널리 도입되면서, 많은 사용자들은 스마트폰을 습관적으로 무선 충전 패드에 올려놓게 될 것이다. 즉 스마트폰이 하루 온종일 ‘완충’ 상태로 유지되는 것이다.

스마트폰을 완충 상태로 유지하는 것은 해로울까?
무선 기술은 더 편리하게 충전을 할 수 있는 방법이다. 그러나 한 가지 질문을 초래한다. “모바일 장치 배터리를 하루 종일 '완충’ 상태로 유지하는 것은 해롭지 않을까?”라는 질문이다.

ACCESS(Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science)의 벤카트 스리니바산 디렉터는 스마트폰이나 태블릿 장치가 과다 충전을 방지하지만, 계속 완충 상태를 유지하면 배터리 품질이 빠르게 저하된다고 말한다.

스리니바산은 “충전 상태가 90%, 95%, 100%로 높을 수록 배터리 품질이 더 빨리 저하된다”고 설명했다.

리튬이온 배터리는 충전과 방전을 할 때, 이온이 양극(리튬 코발트 산화물이나 리튬 철 인산염 소재)과 음극(흑연 탄소 소재) 사이를 이동한다.

배터리가 충전이 될 때, 양극은 음극으로 이동해 에너지로 저장되는 리튬이온을 방출한다. 배터리가 방전이 될 때(사용을 할 때), 이 이온은 다시 양극으로 이동해 전기로 사용이 된다. 이렇게 리튬이온이 이동을 할 때, 에너지를 전달하는 전해물의 품질이 저하된다.

충전량이 많을 수록 전해질의 품질이 저하되는 속도가 빨라진다.

즉 스마트폰을 완전 충전하지 않고, 아주 낮은 잔량에서 높은 충전 잔량을 오가며 충전해서(예, 0%까지 사용한 후 100%로 충전) 사용하지 않는 것이 가장 좋다.

스리니바산은 “아주 낮은 충전 잔량에서 높은 충전 잔량을 오가는 충전이 배터리 수명에 가장 좋지 않다. 즉 45~55%에서 충전해 사용하는 것이 가장 좋다. 일반적으로는 “계속 완충 상태를 유지해 사용하는 것을 피하면 된다”고 말했다.


그렇지만 스마트폰이나 태블릿 충전을 지나치게 신경 쓸 필요가 없다고 강조했다. 대부분의 스마트폰 제조업체가 2~3년 사용할 배터리를 설계한다. 따라서 2~3년을 주기로 스마트폰을 교체하는 사람들은 충전율을 지나치게 걱정할 필요가 없다.

무선 충전과 충전 주기
최근 지디넷의 안디안 휴즈는 기사에서 무선 충전이 한정된 충전 사이클을 급속히 소모해 배터리 수명을 크게 줄이는 문제가 있어, 아이폰 X에서 다시 유선 충전을 사용하고 있다고 언급했다.

휴즈는 6개월이 채 되지 않은 상태에서 재충전 사이클이 145회에 도달할 수 있다고 주장했다. 리튬이온 배터리의 유용 한계 재충전 사이클은 500회인데, 20개월이면 500회를 충전할 수 있다.

애플에 따르면, 아이폰 8과 X 배터리는 재충전을 500회 해도 원래 용량의 80%가 유지될 수 있도록 설계되어 있다.

휴즈는 무선 충전에 사용되는 자기 유도 코일이 장치가 패드 위에 놓여 졌을 때 리튬이온 배터리가 계속 장치를 충전하게 되는 것이 무선 충전의 문제라고 주장했다. 그러나 충전 코드에는 이런 문제가 없다.

WPC(Wireless Power Consortium)의 메노 트레퍼스 회장은 재충전 사이클 횟수가 증가하면 일반적으로 리튬 배터리 용량이 감소한다고 주장했다.

그러나 업계 연구 결과에 따르면, 배터리가 소모된 양이 100%가 아닌 50%일 때 배터리 수명은 4배가 증가한다.

트레퍼스는 “다시 말해, 무선 충전을 이용해 계속 스마트폰 배터리를 완충하면, 즉 배터리 잔량을 50% 미만으로 떨어뜨리지 않으면 배터리 수명이 증가한다는 의미이다.”고 강조했다.


기기 수리와 분해 가이드 엔지니어 사이트인 아이픽스잇은 지디넷의 보도가 “큰 신뢰가 가지 않고” 그다지 과학적이지 않다는 의견을 냈다.

아이픽스잇은 배터리 방전과 사이클 횟수는 사용 방법이 아니라 충전 방법이 좌우한다며 “배터리의 손상은 급속 충전, 충전/방전, 완전충전 상태에의 과열에 의한 것”이라고 주장했다.

아이픽스잇에 따르면, 무선 충전기는 배터리를 정상 상태로 유지할 수 있고, 충전 수명을 연장하며 충전 포트의 기계적 마모도 줄일 수 있다. 아이픽스잇은 “충전 습관과 상관 없이 배터리는 소모품이며 교체 가능한 부품이어야 한다”고 덧붙였다.

끝나지 않을 논쟁
소비자 전자 제품과 전기 자동차 등에 리튬이온 배터리가 더 많이 사용되면서, 배터리 완충 여부에 대한 논쟁이 가열되고 있다. 스리니바산의 블로그 게시글에는 이에 대해 논쟁하는 댓글이 많다.

프린스턴 대학의 기계 및 항공우주 공학부 조교수 다니엘 스타인가르트는 최근 한 블로그 게시글에서 “높은 전압량을 유지했을 때의 품질 저하 대 과다한 사이클/방전으로 인한 품질 저하에 대한 논쟁이 뜨겁다”고 언급했다.

스타인가르트는 스마트폰이나 태블릿을 완충 상태로 유지하면 배터리 품질이 저하되는 속도가 빨라진다고 말했다. 그러나 단순하게 설명할 수 있는 문제는 아니라고 덧붙였다.

모바일 배터리 관리 시스템이 정교해지고, 배터리 셀 기술이 점진적으로 발전하면서 배터리를 완충했을 때에는 초래되는 손상이 줄어들었다. 스카인가르트가 대학원생이었던 2007년을 예로 들면, 배터리 셀이 반복해 4.2 볼트를 유지하면 ‘조기 사망’ 상태로 간주했다. 그러나 최신 배터리는 4.4볼트 이상에서야 같은 정도의 손상을 입는다.

배터리 셀 기술이 향상되었지만, 지속적으로 충전을 했을 때 특정 배터리가 다른 배터리보다 내구성이 높은지 판단하는 데 영향을 주는 변수는 아주 많다.

스타인가르트는 “배터리와 배터리 관리 시스템을 정밀하게 분석하고, 리버스 엔지니어링을 해야 알 수 있다. 또 충전 상태 ‘100%’가 진짜 100%인지도 알아야 한다. 전압을 알려주는 앱이 있기는 하다. 그러나 양극의 구성을 모르기 때문에 정확히 알 수 없다”고 설명했다.

BMS 시스템은 스마트폰 사용 시간과 배터리 지속 시간을 균형 잡는 정교한 알고리즘을 사용, 스마트폰이나 태블릿이 계속 충전되지 않게 한다. BMS 기술이 없다면, 스마트폰을 계속 충전할 경우 몇 개월 이내에 배터리 수명이 다한다.


스타인가르트는 스마트폰을 완충 상태로 유지하는 편리함이 장기적인 배터리 손상 위험을 앞선다고 주장했다. 또, “스마트폰 배터리는 수명이 다하면 교체하면 된다. 20달러 정도에 불과한 비용은 몇 년 간 편리함에 비하면 큰 돈이 아니다”라고 강조했다.

애플 배터리 교체 비용은 조금 더 비싸다. 모델에 따라 차이가 있지만, 보통 79달러다. 그러나 애플케어 확대 보증 서비스에 가입했다면 무료다. 스타인가르트는 “스마트폰도 비용 투자다. 그러나 새 배터리 교체 비용은 얼마 되지 않는다. 세상에는 걱정해야 할 더 중요한 문제들이 많다”고 말했다. editor@itworld.co.kr     


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스마트폰 무선 충전 시 주의할 점 “완전 충전은 해로워”

Lucas Mearian | Computerworld
마침내 애플이 아이폰 제품군에서 무선 충전을 지원하면서, 이 기술이 소비자와 기업 모두에서 더 광범위하게 도입될 전망이다.

애플은 아이폰 8과 아이폰 X 제품군용으로 유도 충전 기술을 사용하는 치(Qi) 사양을 선택했다. 삼성도 플래그십 갤럭시 스마트폰에 동일한 사양을 채택해 사용하고 있다. 현재 치를 지원하는 스마트폰 모델은 약 90종이다. 치는 가장 인기 있는 3개 무선 충전 표준 중 하나다.

무선 충전 기기는 작은 패드 형태의 데스크톱용 기기만 있는 것이 아니다. 자동차 시장 또한 차량 승객용 무선 충전 장치를 도입했다. 현재 아우디와 쉐보레, 기아, 현대, 닛산, BMW 등 80여 모델이 전자기 치 충전 사양에 토대를 둔 차량 무선 충전 장치를 제공하고 있다.


치 표준을 관리하고 있는 WPC(Wireless Power Consortium)에 따르면, 전세계적으로 치 충전 장치가 설치, 또는 비치된 공공 장소가 5,000곳이 넘는다.

또, 맥도널드, 메리어트, 이비스(Ibis) 등이 부지에서 치 충전 장치를 제공하고 있다. 런던 히드로 공항, 필라델피아 공항 등 전 세계 곳곳의 공항에도 치 충전 장치가 설치되어 있다. 또한. 페이스북과 구글, 딜로이트, PwC, 시스코 같이 기업 본사에서 치 무선 충전 시스템을 지원하는 회사들도 많다.

IHS의 무선 전력 담당 비키 유수프 수석 애널리스트는 “지난 몇 년 간 자동차 차량용 시장을 중심으로 제조업체들의 무선 충전 솔루션 도입이 지연된 것은 애플이 아이폰을 지원하기 위해 도입할 무선 충전 표준을 기다렸기 때문이다. 그런데 애플이 마침내 치 표준을 선택했다. 따라서 차량용 시장을 대상으로 하는 관련 트랜스미터의 출하량이 크게 증가할 전망”이라고 말했다.

사무실과 공공 장소에서의 무선 충전에 대한 소비자 수요를 견인하는 것은 스마트폰 시장에서의 관련 장치 도입률이다(양과 기술 모두). 그런데 이제 애플이 치 무선 충전을 사용하기로 결정했다. 따라서 충전기 공급업체가 공공 인프라를 대상으로 장치를 지원할 수 있는 적합한 충전 솔루션을 공급하기 쉬워졌다.

서드파티 충전 업체만 관련 제품을 공급하는 것이 아니다. 애플은 아이폰과 애플 워치, 에어팟 등 3개 기기를 한 번에 충전할 수 있는 무선 충전 패드 에어파워를 출시할 계획이다.


무선 충전 시장은 고속 성장을 거듭해, 2020년에 는 10억 대의 리시버 장치가 출하될 전망이다.

2016 IHS 마킷(Markit) 컨슈머 서베이에 따르면, 4명 중 1명이 무선 충전 기술을 사용하고 있으며, 이 가운데 다음 스마트폰을 구입할 때 무선 충전을 지원하는 스마트폰을 구입하겠다고 대답한 비율이 98%가 넘었다. 매년 이런 기능을 요구하는 소비자 수요, 이런 기능이 구현된 장치가 증가하고 있는 추세이다.

유수푸는 최근 발표된 업계 동향 보고서에서 “삼성이 지난 2년 간 무선 충전으로 성공을 거뒀고, 애플까지 아이폰에서 이를 지원하기로 발표하면서 무선 충전 기술이 스마트폰 시장의 주류 기술로 도입되고 있다. 또한 무선 충전 기술의 범위가 다른 분야로 빠르게 확산될 전망이다.”고 설명했다.

지난 몇 년 간, 레스토랑과 커피숍, 공항 등이 소비자 편의 시설로 무선 충전 솔루션을 제공하는 파일롯(시험) 프로젝트를 진행했다.

무선 충전이 더 널리 도입되면서, 많은 사용자들은 스마트폰을 습관적으로 무선 충전 패드에 올려놓게 될 것이다. 즉 스마트폰이 하루 온종일 ‘완충’ 상태로 유지되는 것이다.

스마트폰을 완충 상태로 유지하는 것은 해로울까?
무선 기술은 더 편리하게 충전을 할 수 있는 방법이다. 그러나 한 가지 질문을 초래한다. “모바일 장치 배터리를 하루 종일 '완충’ 상태로 유지하는 것은 해롭지 않을까?”라는 질문이다.

ACCESS(Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science)의 벤카트 스리니바산 디렉터는 스마트폰이나 태블릿 장치가 과다 충전을 방지하지만, 계속 완충 상태를 유지하면 배터리 품질이 빠르게 저하된다고 말한다.

스리니바산은 “충전 상태가 90%, 95%, 100%로 높을 수록 배터리 품질이 더 빨리 저하된다”고 설명했다.

리튬이온 배터리는 충전과 방전을 할 때, 이온이 양극(리튬 코발트 산화물이나 리튬 철 인산염 소재)과 음극(흑연 탄소 소재) 사이를 이동한다.

배터리가 충전이 될 때, 양극은 음극으로 이동해 에너지로 저장되는 리튬이온을 방출한다. 배터리가 방전이 될 때(사용을 할 때), 이 이온은 다시 양극으로 이동해 전기로 사용이 된다. 이렇게 리튬이온이 이동을 할 때, 에너지를 전달하는 전해물의 품질이 저하된다.

충전량이 많을 수록 전해질의 품질이 저하되는 속도가 빨라진다.

즉 스마트폰을 완전 충전하지 않고, 아주 낮은 잔량에서 높은 충전 잔량을 오가며 충전해서(예, 0%까지 사용한 후 100%로 충전) 사용하지 않는 것이 가장 좋다.

스리니바산은 “아주 낮은 충전 잔량에서 높은 충전 잔량을 오가는 충전이 배터리 수명에 가장 좋지 않다. 즉 45~55%에서 충전해 사용하는 것이 가장 좋다. 일반적으로는 “계속 완충 상태를 유지해 사용하는 것을 피하면 된다”고 말했다.


그렇지만 스마트폰이나 태블릿 충전을 지나치게 신경 쓸 필요가 없다고 강조했다. 대부분의 스마트폰 제조업체가 2~3년 사용할 배터리를 설계한다. 따라서 2~3년을 주기로 스마트폰을 교체하는 사람들은 충전율을 지나치게 걱정할 필요가 없다.

무선 충전과 충전 주기
최근 지디넷의 안디안 휴즈는 기사에서 무선 충전이 한정된 충전 사이클을 급속히 소모해 배터리 수명을 크게 줄이는 문제가 있어, 아이폰 X에서 다시 유선 충전을 사용하고 있다고 언급했다.

휴즈는 6개월이 채 되지 않은 상태에서 재충전 사이클이 145회에 도달할 수 있다고 주장했다. 리튬이온 배터리의 유용 한계 재충전 사이클은 500회인데, 20개월이면 500회를 충전할 수 있다.

애플에 따르면, 아이폰 8과 X 배터리는 재충전을 500회 해도 원래 용량의 80%가 유지될 수 있도록 설계되어 있다.

휴즈는 무선 충전에 사용되는 자기 유도 코일이 장치가 패드 위에 놓여 졌을 때 리튬이온 배터리가 계속 장치를 충전하게 되는 것이 무선 충전의 문제라고 주장했다. 그러나 충전 코드에는 이런 문제가 없다.

WPC(Wireless Power Consortium)의 메노 트레퍼스 회장은 재충전 사이클 횟수가 증가하면 일반적으로 리튬 배터리 용량이 감소한다고 주장했다.

그러나 업계 연구 결과에 따르면, 배터리가 소모된 양이 100%가 아닌 50%일 때 배터리 수명은 4배가 증가한다.

트레퍼스는 “다시 말해, 무선 충전을 이용해 계속 스마트폰 배터리를 완충하면, 즉 배터리 잔량을 50% 미만으로 떨어뜨리지 않으면 배터리 수명이 증가한다는 의미이다.”고 강조했다.


기기 수리와 분해 가이드 엔지니어 사이트인 아이픽스잇은 지디넷의 보도가 “큰 신뢰가 가지 않고” 그다지 과학적이지 않다는 의견을 냈다.

아이픽스잇은 배터리 방전과 사이클 횟수는 사용 방법이 아니라 충전 방법이 좌우한다며 “배터리의 손상은 급속 충전, 충전/방전, 완전충전 상태에의 과열에 의한 것”이라고 주장했다.

아이픽스잇에 따르면, 무선 충전기는 배터리를 정상 상태로 유지할 수 있고, 충전 수명을 연장하며 충전 포트의 기계적 마모도 줄일 수 있다. 아이픽스잇은 “충전 습관과 상관 없이 배터리는 소모품이며 교체 가능한 부품이어야 한다”고 덧붙였다.

끝나지 않을 논쟁
소비자 전자 제품과 전기 자동차 등에 리튬이온 배터리가 더 많이 사용되면서, 배터리 완충 여부에 대한 논쟁이 가열되고 있다. 스리니바산의 블로그 게시글에는 이에 대해 논쟁하는 댓글이 많다.

프린스턴 대학의 기계 및 항공우주 공학부 조교수 다니엘 스타인가르트는 최근 한 블로그 게시글에서 “높은 전압량을 유지했을 때의 품질 저하 대 과다한 사이클/방전으로 인한 품질 저하에 대한 논쟁이 뜨겁다”고 언급했다.

스타인가르트는 스마트폰이나 태블릿을 완충 상태로 유지하면 배터리 품질이 저하되는 속도가 빨라진다고 말했다. 그러나 단순하게 설명할 수 있는 문제는 아니라고 덧붙였다.

모바일 배터리 관리 시스템이 정교해지고, 배터리 셀 기술이 점진적으로 발전하면서 배터리를 완충했을 때에는 초래되는 손상이 줄어들었다. 스카인가르트가 대학원생이었던 2007년을 예로 들면, 배터리 셀이 반복해 4.2 볼트를 유지하면 ‘조기 사망’ 상태로 간주했다. 그러나 최신 배터리는 4.4볼트 이상에서야 같은 정도의 손상을 입는다.

배터리 셀 기술이 향상되었지만, 지속적으로 충전을 했을 때 특정 배터리가 다른 배터리보다 내구성이 높은지 판단하는 데 영향을 주는 변수는 아주 많다.

스타인가르트는 “배터리와 배터리 관리 시스템을 정밀하게 분석하고, 리버스 엔지니어링을 해야 알 수 있다. 또 충전 상태 ‘100%’가 진짜 100%인지도 알아야 한다. 전압을 알려주는 앱이 있기는 하다. 그러나 양극의 구성을 모르기 때문에 정확히 알 수 없다”고 설명했다.

BMS 시스템은 스마트폰 사용 시간과 배터리 지속 시간을 균형 잡는 정교한 알고리즘을 사용, 스마트폰이나 태블릿이 계속 충전되지 않게 한다. BMS 기술이 없다면, 스마트폰을 계속 충전할 경우 몇 개월 이내에 배터리 수명이 다한다.


스타인가르트는 스마트폰을 완충 상태로 유지하는 편리함이 장기적인 배터리 손상 위험을 앞선다고 주장했다. 또, “스마트폰 배터리는 수명이 다하면 교체하면 된다. 20달러 정도에 불과한 비용은 몇 년 간 편리함에 비하면 큰 돈이 아니다”라고 강조했다.

애플 배터리 교체 비용은 조금 더 비싸다. 모델에 따라 차이가 있지만, 보통 79달러다. 그러나 애플케어 확대 보증 서비스에 가입했다면 무료다. 스타인가르트는 “스마트폰도 비용 투자다. 그러나 새 배터리 교체 비용은 얼마 되지 않는다. 세상에는 걱정해야 할 더 중요한 문제들이 많다”고 말했다. editor@itworld.co.kr     


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