알쏭달쏭한 USB C타입 충전기의 세계 파헤치기

USB C타입은 노트북과 스마트폰에 자주 사용되는 가장 유연한 연결 규격이다. 가장 중요한 기능은 배터리로 구동하는 기기의 충전 소켓이다. USB C타입은 모든 것을 하나로 묶어준다. 하나의 소켓, 하나의 케이블, 하나의 전원 어댑터로 컴퓨터부터 스마트폰, 태블릿, 헤드폰, 기타 주변기기를 모두 연결할 수 있다.

USB로 모든 것이 간단해지는 상상은 이쯤에서 끝난다. 현실은 훨씬 더 복잡하다.

모든 USB C타입 전원 어댑터가 모든 기기에 적합한 것은 아니기 때문이다. 모든 C타입 포트가 기기를 빠르게 충전해 주지도 않는다. 또 모든 C타입 케이블이 안정적인 전력 전송을 보장하는 것도 아니다.

이 기사에서는 C타입 충전의 기술적 개요와 전자 기기에 적합한 범용 전원 어댑터를 추천한다. 
 

 

USB C타입 : 충전용 표준 연결

이제 거의 모든 모바일 기기는 USB Type-C를 통해 충전할 수 있다. 스마트폰의 경우, 2023년 애플이 아이폰 15에서 독점 규격인 라이트닝 커넥터에서 USB-C로 전환하면서 주요 업체는 대부분 USB-C를 채택했다.

그 외에는 소수의 매우 저렴한 스마트폰이 마이크로 USB를 지원하는 정도다. 태블릿도 상황은 비슷해서, 시장 선두주자인 애플은 3년 전 아이패드 9에서 이미 라이트닝보다 USB-C를 선호하고 있었다. 헤드폰, 전자책, 리더기, 모바일 스피커에서도 USB-C가 없는 기기는 거의 찾아볼 수 없다.

아직 노트북에서는 C타입으로 배터리를 충전하지 않는 모델이 많다. 대부분 보급형 제품군의 구형 모델이다. 강력한 게이밍이나 멀티미디어용 노트북에는 USB-C가 있지만, 기본 포함된 전원 어댑터에 맞는 더 충전 용량이 큰 연결 방식을 채택하기도 한다. USB C타입 포트와 전원 어댑터가 있더라도 비즈니스 노트북이라면 단종된 모델의 어댑터와도 호환되도록 중공(hollow) 타입 플러그가 있는 경우도 있다.

또한 노트북에서 C타입 연결이 항상 전원을 공급하는 것은 아니다. C타입 포트로 충전이 가능한지 확인하는 유일한 방법은 기술적 사양을 살펴보는 것이다. 썬더볼트 모양이 있는 포트는 어떤 경우든 충전을 지원한다.
 

USB C타입으로 전원을 공급할 때의 장점

C타입은 사용자와 제조업체 모두에 많은 이점을 제공한다.

위아래가 대칭형이라 잘못 꽂을 위험이 없다.
공간을 거의 차지하지 않는 소켓이므로 기기를 더 가볍고 평평하게 만들 수 있다.
USB C타입은 충전은 물론 데이터와 영상도 전송할 수 있어 PC와 주변 기기를 케이블 하나로 연결할 수 있다. 자연히 책상 위가 깔끔하게 유지된다.

USB C타입으로 충전 속도를 높일 수도 있다. 마이크로 USB용 전원 어댑터는 최대 10와트까지만, USB A타입 충전기는 15~18와트를 공급한다. USB C타입는 개선된 USB PD(Power Delivery) 전송 프로토콜을 지원하므로 일반적으로는 최대 100와트, 최신 버전에서는 최대 240와트까지 충전할 수 있다.

그러나 모든 USB C포트나 기기, 케이블이 다 그런 것은 아니다. 예를 들어 PD 표준이 서로 다르거나 기기나 전원 어댑터가 표준을 올바르게 구현하지 않는다면 모든 조합이 최적의 충전 전력을 제공하는 것은 아니다.
 

USB C타입과 PD : 충전 기술이 작동하는 방식

USB C타입을 통한 충전 기술 기반은 USB PD(Power Delivery) 표준이다. 이 표준은 전력 프로파일 또는 전력 규칙으로 5~48볼트 전압 레벨과 3~5암페어 전류를 지정한다. 전원 어댑터, 전원 케이블, 기기에 따라 10~240와트를 충전할 수 있다.

예를 들어 30와트짜리 일반 스마트폰 전원 어댑터에는 15, 27, 30와트의 충전 용량에 대한 전력 프로필이 있고, 노트북 전원 어댑터는 45, 60, 65, 100와트 전력 프로필도 있다.

전송을 시작하기 전에 전원 어댑터(소스)와 사용자(싱크)는 필요한 전압과 전류를 합의한다. 전원 어댑터는 먼저 케이블이 최대 3암페어 또는 5암페어까지 전송함을 확인하고 기본 전압으로 5볼트를 제공한다. 그 후 사용자에게 공급 가능한 다른 전압을 알려준다. 사용자가 어느 것이 필요한지 답하면 양쪽이 적절한 전원 프로필에 동의하게 된다.
 

모든 USB C타입 전원 어댑터의 이상은 최적의 성능으로 최대한 빨리 기기를 충전하는 것이다. 전원 어댑터가 기기의 요구 사항을 완전히 충족하지 못하고 충전 프로세스가 오래 걸리더라도 최소한의 충전 전력을 제공해야 한다.

반대로 기기가 요구하는 것보다 출력이 더 높은 전원 어댑터를 쓰면 사용자가 호출할 수 없어서 충전 속도가 높아지지 않는다.

USB PD 버전3부터는 전원 어댑터와 사용자가 전압과 전류를 더 동적으로 조정할 수 있다. 그러려면 두 장치 모두 표준 확장 PPS 프로토콜(Programmable Power Supply Protocol)을 지원해야 한다.

그러면 전원 어댑터에 규정된 전력 프로파일과 어긋나는 수치를 최소화한 전압과 전류를 요청할 수 있다. 이 경우 충전 속도가 빨라지고 충전 중 배터리 부하를 줄이며, 스마트폰이나 노트북이 실시간으로 적절한 충전 전력을 공급받을 수 있다.

예를 들어 삼성 스마트폰과 전원 어댑터의 고속 충전 또는 슈퍼 고속 충전 2.0 같은 레이블은 PPS를 지원한다는 의미다.
 

전원 어댑터와 기기가 잘 맞는지 확인하는 방법

가장 쉬운 방법은 제조업체에서 충전용으로 권장하는 전원 어댑터를 사용하는 것이다. 노트북의 경우 새 기기에 적합한 전원 어댑터가 함께 제공된다.

스마트폰과 태블릿은 이제 전원 어댑터가 기본으로 함께 제공되지 않는 경우가 많다: 제조업체에서 적합한 충전기를 구입할 수 있다.

USB C타입은 과잉 지출을 없애고 기기마다 별도의 어댑터를 구입해야 하는 혼란을 종식하는 수단이다. 따라서 모든 기기를 문제 없이 충전하는 전원 어댑터가 이상적이다. 그러려면 전원 어댑터와 기기에 USB C타입 포트가 있어야 하고, USB 전원 공급이 가능해야 한다. 이 정보는 사용 설명서나 기술 데이터에서 PD 또는 PPS 같은 약어로 나타난다. 전원 어댑터나 기기가 USB C타입인데도 USB PD를 지원하지 않는다면, 15와트에서만 충전이 가능하다.

하나의 전원 어댑터로 모든 기기를 충전하려면 가장 강력한 기기에는 충전 전력을 충분히 보내고, 에너지 요구량이 낮은 기기에는 적절한 전력 프로파일을 제공해야 한다.

보통 가장 충전 전력이 많이 필요한 기기는 노트북이다. 울트라 모바일 노트북은 보통 45와트, 표준 노트북은 60와트, 강력한 노트북은 100와트까지 지원하는 전원 어댑터가 필요하다. 반면, 스마트폰, 태블릿, 휴대용 스피커나 헤드폰은 30와트 이하면 충분하다. 

노트북용 USB C타입 전원 어댑터가 다른 모바일 기기를 충전하려면 USB-PD로 15와트와 27와트의 전력 프로파일을 지원해야 한다.

서드파티 전원 어댑터는 노트북 전원 어댑터의 기술 설명서에서 다른 충전 가능한 기기 목록을 쉽게 찾을 수 있다. 애플 아이패드 프로 같은 태블릿과 스마트폰 모델명이 적혀 있다면 이 전원 어댑터는 다른 소형 모바일 기기 충전에도 적합하다.

노트북과 함께 판매된 전원 어댑터를 사용하려면 제조업체 웹사이트에서 출력 전력 정보를 확인해야 한다. ‘9볼트-3암페어’ 같은 정보를 찾았다면 이 전원 어댑터는 스마트폰과 태블릿에 적합하다. 이런 정보는 보통 전원 어댑터의 ‘출력(Output)’ 아래 인쇄돼 있다.

반대로 노트북도 스마트폰 전원 어댑터로 충전할 수 있다. 가벼운 스마트폰 충전기만 가지고 여행할 때 유용하다. 전원 어댑터는 최소 27와트 충전 전력, 9볼트 전압을 제공해야 한다. 이 정도면 작고 가벼운 노트북도 충전할 수 있다.

노트북이 작동 중에 전원 어댑터가 공급하는 전력보다 더 많은 전력을 소비하면 충전기가 연결되어 있어도 배터리가 방전되므로 충전할 때는 노트북을 끄는 것이 가장 좋다. 그러나 대다수 노트북은 충전 전압으로 15볼트나 20볼트를 필요로 한다. 스마트폰 전원 어댑터가 이 수치를 제공한다면 노트북도 충전할 수 있지만 보통은 속도가 느릴 것이다.
 

USB C타입 충전에 가장 적합한 케이블

어댑터에서 기기로 안정적인 전력을 공급하려면 좋은 USB C타입 케이블이 필요하다. 최대 3암페어 전류를 전송하는 것이 표준이다.

이 정도면 스마트폰이나 태블릿 같은 모바일 기기에 충분하다. 작고 가벼운 노트북도 같은 케이블로 최대 60와트를 충전할 수 있다. 그러나 크고 강력한 노트북이라면 배터리 크기와 작동 부하에 따라 충전 시간이 달라진다. 이 경우에는 5암페어까지 전송하는 케이블이 필요하다. 일부 스마트폰과 태블릿의 고속 충전에도 삼성 초고속 충전 케이블 같은 제품이 필요하다.
 

이런 케이블에는 전자 마커라는 칩이 들어 있다. 최대 전원 공급 용량, 전압과 전류 값, 지원되는 충전 프로토콜 등 케이블 기능 데이터가 기록되어 있다.

케이이블은 전원 어댑터와 사용자가 USB-PD를 통해 최적의 충전 전력을 협상할 때 이 정보를 내보내서 충전기가 연결된 기기에 적절한 전압 및 전류 값을 출력하게 된다.

대다수 제조업체는 일반적으로 이런 케이블을 100와트 케이블이라고 설명한다. 기술 설명서에서 전자 마커 칩에 대한 언급도 찾을 수 있다.

USB C타입은 전력 외에 데이터나 이미지도 전송하므로 모든 애플리케이션에 케이블을 사용하려면 설명서를 주의 깊게 읽어야 한다. 다기능 케이블은 충전만 지원하는 케이블보다 조금 더 비싸다. 썬더볼트용 케이블은 모든 USB C타입 전송 유형 지원을 보장한다. 충전 케이블의 데이터 전송이 얼마나 잘 이루어지는지는 확인하기 어렵다. 이론적으로는 케이블이 길수록 전압 손실량이 늘어나고 저항이 높아 전류 흐름이 제한된다. 케이블 두께도 전송 안정성과 연관이 있다.

그러나 경험칙과는 조금 다르다. 케이블의 품질은 내부 제조 기술에 따라 다르기 때문이다.

기본적인 팁이라면, 앵커, 벨킨, 유그린 등 잘 알려진 업체가 만드는 케이블을 구입하라는 것이다. 이들은 신뢰할 수 있는 제품을 만드는 업체이며 노트북이나 스마트폰 업체의 케이블보다 저렴하다.
 

멀티 포트 충전기 : 여러 기기에 맞는 단 하나의 전원 어댑터

보통 여러 기기를 전원 어댑터 하나로 충전하기는 어렵다. 그래서 여러 개의 USB C타입, A타입 포트가 있는 전원 어댑터를 사용하는 경우가 많다. 여행이나 차량 안에서 콘센트를 하나만 사용할 경우에 매우 유용하다.

이런 어댑터를 사기 전에 먼저 동시 충전 기기와 포트 수를 고려해야 한다. USB C타입 포트가 2개인 어댑터는 20달러부터 살 수 있고, 포트가 3개인 기기의 가격은 40달러부터 시작한다. A타입 포트가 추가된 어댑터도 있다. 

최대 충전 전력도 결정해야 한다. 스마트폰과 헤드폰은 최대 45와트면 충분하고, 노트북을 충전하려면 60와트가 궈낮ㅇ된다.
 

멀티 연결이 가능한 USB 전원 어댑터

개별 포트에 전원이 분배되는 방식을 파악하는 것이 중요하다. 예를 들어 노트북을 충전하고 싶어서 65와트 전원 어댑터를 선택했다면 보통 USB C타입 포트 하나에만 이만큼의 전력이 공급되고, 다른 포트와 동시에 사용하면 45와트와 20와트로 나뉘어 전송되므로 노트북 충전 속도가 느려진다는 점을 알아야 한다.

포트가 3개인 전원 어댑터의 모든 포트를 다 사용하면 각각의 포트 전력은 더 낮아진다. 모든 C타입 포트의 충전 속도가 똑같지도 않다. 예를 들어 포트 1은 최대 65와트를, 포트 2는 최대 45와트를 충전하는 경우가 있다.

따라서 구입 전에 전원 어댑터 업체의 웹사이트에서 기술 사양을 확인해야 한다. 앵커나 벨킨처럼 잘 알려진 업체는 개별 포트의 단일 사용/멀티 사용일 때의 충전 전력을 명시한다.

USB C타입 전원 공급은 물론 PPS도 지원하는 어댑터를 선택하는 것이 좋다. GaN이라는 약어로 더 비싼 모델을 분류하기도 하는데, 전압 변환기에 반도체 재료인 질화 갈륨이 쓰였다는 의미다. 과열 없이 매우 효율적으로 작동하는 것이 특징이다.
editor@itworld.co.kr