효과적인 배터리 사용법. (올바른 스마트폰 배터리 이용, 관리법, 수명 늘리기)

안녕하세요. 보뇌르 입니다.

이번에는 많은 분들이 궁금해 하시는 배터리 관리법과 궁금증을 풀어보는 포스팅을 해보려고 합니다.

현대에는 정말 많은 전자기기들이 실제 생활에 사용되고 있습니다. 스마트폰을 비롯해서 노트북, 디지털카메라, 휴대용기기, 요즘들어 많이들 사용하시는 스마트워치까지 정말 다양한데요. 현대는 디지털 라이프 라는 말이 딱 맞을 정도로 디지털기기들과 현실은 밀접하게 맞닿아 있습니다.

우리가 이렇게 자주 사용하는 스마트폰이나 노트북 등 디지털기기에 들어있는 배터리에 대해서 누구나 한번쯤은 고민해보셨을 문제일거 같아서 글을 적게 되었습니다. 

먼저 배터리의 종류부터 살펴보면

우리가 현재 사용하는 대부분의 스마트폰, 노트북, 디카 등을 비롯한 

휴대용 전자기기등은 이차 전지를 사용하고 있습니다. ▼

여기서 리튬이차전지가 무엇인지 간단히 알아보고 넘어가겠습니다.

리튬이차전지는 전지 속에서 이동하는 이온이 리튬 +이온인 배터리를 말합니다. 리튬이온전지, 리튬고분자전지 등 리튬 +이온의 이동 현상을 이용하는 배터리의 통칭이라고 할 수 있습니다.  

리튬이차전지의 경우 실생활에서 우리들이 현실 속 없어서는 안될 스마트폰, 노트북, 디지털카메라 등 생활 속 곳곳에서 사용되는 전자기기 대부분에 쓰인다고 보시면 됩니다.

스마트폰 배터리로 주로 사용되는 리튬이차전지의 경우 충전과 방전의 싸이클 수명이 길고, 휴대가 용이하며, 에너지 저장 밀도가 높기 때문에 휴대정보기기용의 전원으로 가장 적합하다고 할 수 있습니다. 여기서 에너지 저장 밀도가 높다는 것은 한정된 공간 내에 에너지를 많이 저장할 수 있는 능력을 말합니다. 

가끔 심심찮게 들리는 스마트폰 배터리가 폭발했다거나 부풀었다거나 하는 현상은 왜 나타나는 것인지 알아볼까요?

스마트폰의 배터리가 리튬이차전지이기 때문에 충전과 방전에 따라 전극 내부 재료의 부피 팽창과 수축이 일어나게 됩니다. 스마트폰을 오래 사용하기 위해서는 에너지 저장 밀도를 높여야 하는데, 그러기 위해서는 주어진 체적에 많은 전극물질을 넣게 됩니다. 그 과정에서 부피 팽창시의 응력이 외부로 발현하게 되는데 그 이유로 부풀어 오르는 현상이 나타나는 것입니다. 

이런 현상이 더 심해지게 되면 압력에 의해 분리막을 뚫고 +극과 -극의 물질이 결합하여 +,- '합선'에 의해 불이 붙게 되고, 내부 과산화물의 '산소'와 '가연성 유기전해질'이 반응작용을 하여, 급격히 연소하면서 폭발이 일어나게 된다고 합니다. 이런 현상을 막기 위해서는 안전규격에 맞는 배터리를 사용해주셔야 합니다. 

참고로 외부 보조 배터리 구입시 규격에 맞는 제품을 구입하셔서 사용하셔야 사고를 막을 수 있습니다.

흔히 배터리구입시 명시되어 있는 리튬이온과 리튬폴리머의 차이는 무엇일까요?

전지 내부에 들어가는 전해질의 차이입니다. 리튬이온의경우 유기액체전해질을 사용하고 리튬폴리머의 경우 젤(gel) 형태의 폴리머 전해질을 사용합니다. 리튬이온이 액체전해질의 누수를 막기 위해 금속 재질로 패키징을 하는것에 비해 리튬폴리머의 경우 +극, 전해질, -극을 일체화 시킬 수 있기 때문에 파우치 등의 경량 재료로 최종 패키징을 할 수 있습니다. 게다가 고체상태에 가까운 젤(gel)형태이기 때문에 액체전해질을 사용하는 전지보다 안전한 전지라고 할수 있습니다.

실제로 배터리 구입시 찾아보면 리튬폴리머 전지가 더 가격이 비싼 것을 볼 수 있습니다.

이번에는

실제 생활에서 사용하면서 많은 분들이 궁금해하셨던 부분에 대해서 알아보겠습니다.

추운 겨울철 평소보다 배터리가 빨리 닳아질까요?

답은 YES.입니다.

추운 겨울이 되면 온도가 내려가기 때문에 배터리의 전반적인 화학반응이 느려진다고 합니다. 전지 내부 리튬이온의 이동속도가 저하되어 전지의 내부저항이 증가하게 되고 배터리의 전압이 낮아지는데 게다가 전기량도 충분히 방전하지 못하는 원인이 됩니다. 전반적으로 에너지가 줄어들게 되고 결국 겨울철이 되면 배터리가 빨리 소모가 되는 것입니다.

따라서 겨울철 배터리의 보관 방법은 추운데 보다는 평소 주머니에 넣거나 케이스등을 사용해 따뜻하게 보관해 사용하는 것이 좋습니다. 

배터리는 왜 오래 쓸수록 성능이 떨어지나요?

답은 YES. 입니다.

배터리는 여러 가지 화학물질이 가루(분말)형태로 존재하고 있고, 이것을 고정하기 위해 결합제로 붙여놓은 모양으로 존재한다고 합니다. 이런 가루로 된 화학물질들이 충방전을 계속하게 되면 조금씩 떨어져 나가면서 용량이 줄어들고 수명도 줄게 되는 것입니다. 

배터리는 남아있는 잔량을 0%, 즉 완전 방전후 충전하는 것이 좋나요?

답은 NO.입니다.

오래전 무선전화기나 면도기 등에는 일명 '니카드전지'가 사용이 되었는데 이 전지는 사용 패턴을 기억해 충전된 만큼만 소비하는 '메모리이펙트(Memory Effect)'를 가지고 있어서 완전히 전지를 방전한 후 충전하는 것이 더 효과적이었지만 요즘에 주로 사용되는 리튬이차전지의 경우 메모리이펙트가 없기 때문에 오히려 완전 방전을 하게 되면 수명이 줄어들게 됩니다. 

따라서 리튬이차전지 전자기기의 경우, 0%가 아니더라도 항상 충전기에 꽂아놓는 것이 좋으며, 이미 방전된 상태일 경우 즉시 충전하는 것이 바람직합니다.

여기서 다시 들게 되는 궁금증, 

스마트폰의 충전이 100% 완료가 되었는데 계속 꽂아 두는 것이 좋을까요?

휴대전화는 100% 충전이 완료되었다는 불이 들어와도, 계속 꽂아 두게 되면 더 충전이 됩니다.

표면이 충전된 상태라고 볼 수 있지만 내부까지 완전히 충전됐다고는 말할 수 없는 상태인 것입니다. 그렇기 때문에 초록색 불이 들어와도 완전히 충전되지 않은 상태이기 때문에 계속 꽂아두는 것이 좋습니다.

보통 내부까지 완충이 되기 위해서는 적어도 2시간 이상이 걸린다고 하네요. 특히 1년 이상 지난 배터리의 경우 성능이 더 떨어지기 때문에 더 충분한 시간을 주어 충전을 해야 더 많이 충전할 수 있다고 합니다.

전기 코드를 꽂은 채로 노트북을 사용하면 배터리 수명이 줄어들까요?

답은 NO. 입니다. 코드를 꽂아서 사용한다는 것은 외부 전원을 이용해 노트북을 구동시키는 것이기 때문에 배터리는 쉬고 있는 상태가 됩니다. 이는 배터리에게 휴식시간을 주는 것이기 때문에 더 좋은 방법이라고 할 수 있습니다. 노트북뿐만 아니라 리튬이온전지를 사용하는 기기, 즉 스마트폰, 디지털카메라 등 모두 이런 원리를 가지고 사용하는 것이기 때문에 전기 코드를 꽂아두고 사용을 해도 배터리 수명에는 전혀 영향을 미치지 않는다고 하네요.

전원을 끈 상태이거나 비행기모드로 스마트폰을 충전시 더 빨리 충전이 가능한가요?

답은 YES.입니다. 휴대전화는 통신과 디스플레이에 많은 에너지를 사용하는데 따라서 충전하면서 스마트폰을 사용하게 되면 전력이 분산이 될 수 밖에 없습니다. 당연히 스마트폰 디스플레이의 밝기를 조절하거나 급히 충전을 원하시면 전원을 끄거나, 혹은 비행기모드로 설정 후 충전을 하게 되면 빠른 충전이 가능하다고 하네요.

마지막으로 요새 많은 분들이 급속 충전기를 사용하시는데 배터리 성능에 나쁜 영향을 미칠까요?

급속충전기는 전류를 많이 내도록 구성된 출력기 큰 장치이기 때문에 높은 전류로 급속히 전지를 충전하면 전극 재료 내부의 농도 편차가 증가하고 이는 배터리 성능에 악영향을 미치는 원인이 된다고 하네요. 정말 급한 상황아니면 급속충전은 자제하시는 편이 배터리 성능관리에 좋다고 합니다.

참조 : 한국전기연구원 KERI 배터리 가이드북

사진 : 구글 이미지

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저역시도 아이폰을 쓰면서 항상 궁금했던 것이었는데 이렇게 속시원하게 말끔히 해결이 되어 기쁘게 생각합니다. 

좋은 연구를 해주셔서 많은 분들의 궁금증을 해결해주신  한국전기연구원 분들께 감사합니다. 

배터리 수명 늘리는 현명한 관리법

한마디로 

가능한 그때그때 충전을 합니다.