[취재파일] 그것이 알고 싶다! 스마트한 배터리 사용법은?

분명히 밤새 충전기에 꽂아 놓은 걸 뽑아서 나왔는데 점심시간도 지나기 전에 죽죽 빠지는 스마트폰 배터리. 불안한 마음에 급기야 충전 케이블까지 가방에 넣고 다니는 분들이 많습니다. 오후의 카페는 스마트폰이나 노트북 컴퓨터의 배터리를 충전하기 위해 콘센트 경쟁이 벌어지는 것도 일상 다반사입니다. 스마트 기기의 배터리에 대한 궁금증을 풀어주기 위해 최근 한국전기연구원(KERI)에서 'KERI 배터리 가이드북'을 내놨는데요, 전기 전문가들이 알기 쉽게 설명해 주는 배터리 상식을 취재파일로 정리했습니다.

질문 : 추운 겨울철에는 평소보다 배터리가 빨리 닳는다?

답변 : 맞습니다. 겨울철에는 온도가 낮아 배터리의 전반적인 화학반응이 느려진다고 합니다. 리튬 이온 배터리의 전해질은 온도가 낮아질수록 리튬이온의 이동속도를 저하시켜 내부 저항을 증가시킨다네요. 그렇게 되면 전압이 낮아지게 되고 방전하는 전기량도 줄어듭니다. 에너지는 '전기량 * 전압'인데, 둘 다 낮아지니 에너지가 줄어들고, 방전 속도도 빨라집니다.

KERI는 겨울철에는 배터리를 온도가 낮은 외부에 보관하기보다는 케이스나 헝겊으로 덮어서 찬 공기를 차단해 주는 게 좋다고 조언합니다. 또 추위로 이미 방전된 배터리라도 사용하지 못한 전기량이 내부에 잠재적으로 남아 있을 수 있기 때문에 배터리를 따뜻하게 해 준다면 약간의 에너지를 사용할 수 있는 경우도 있다고 합니다. 그렇다고 직접적인 가열을 하면 위험할 수 있다는 것도 잘 아시겠죠!

질문 : 오래 사용한 배터리는 왜 성능이 떨어지나?

답변 : 구입한 지 오래된 배터리는 똑같이 완전 충전 상태에서 100%로 시작하더라도 소모되는 속도가 빠르죠. 배터리 안에는 여러가지 화학물질이 가루 형태로 들어 있고, 이 가루를 고정하기 위해 결합제가 들어가 있습니다. 하지만 충전과 방전을 계속하게 되면 가루로 된 화학물질의 일부가 조금씩 결합제와 분리됩니다.

결국 분리된 만큼 전자를 줄 수 없어서 전체 용량도 떨어지고, 수명도 줄어들게 된다고 합니다. 결국 저항도 증가하고 배터리가 낼 수 있는 전체 전압은 줄어들게 됩니다. 예전 만큼의 힘을 내는 게 힘들어지니 수명도 점차 줄어들게 되는 거죠.

질문 : 배터리를 0%까지 완전 방전한 다음에 새로 충전하는 게 좋다?

답변 : 결론부터 말씀드리면 아닙니다. 완충완방, 반충반방이라는 말 들어보셨나요? 처음 스마트 기기를 사서 배터리를 완전히 충전한 다음에 0%까지 쓰고, 다시 꽉 채워 충전하고 끝까지 쓰는 게 좋다는 얘기가 있죠. 그건 예전에 무선전화기나 면도기에 쓰던 '니카드(니켈-카드뮴) 전지' 시절의 얘기입니다. 이 니카드 전지는 충전된 만큼만 전력을 소비하는 '메모리 이펙트(memory effect)'라는 습성이 있어서 완전 충전 후 완전 방전을 해야 전지의 본래 능력을 모두 발휘할 수 있었습니다.

그러나 요즘에 주로 쓰는 스마트폰, 디지털카메라, 노트북 등에는 모두 리튬이차전지가 사용되고 있습니다. 리튬이차전지는 앞서 말씀드린 '메모리 이펙트'가 없기 때문에 완전 방전하게 되면 오히려 수명이 짧아진다고 합니다. 리튬이차전지에는 정상 작동 범위라는 게 있는데, 하한 전압 이하로 유지되면 전지를 구성하고 있는 재료가 부식되어 '집전체'라는 구성 회로의 기능이 오히려 떨어집니다. 그러니까 스마트 기기는 0%가 아니더라도 여건이 되는대로 충전하시고, 0%가 될 때까지 무리하게 방전시키지 않는 게 좋습니다.

질문 : 시간은 없는데 배터리는 방전…빨리 충전하려면?

답변 : 보통 스마트폰이나 노트북 등 전자기기에 사용되는 리튬이차전지는 300회 충전 이후부터는 내부저항이 빠르게 증가하고 이로 인해 화학 반응과 충전 속도가 늦어지게 된다고 합니다. 하지만 인위적으로 온도를 조금 올려주면 화학 반응의 속도가 빨라지고 배터리의 내부저항도 감소하게 된다고 합니다. 전문가들은 통상 10도를 올려 주면, 반응속도가 약 두 배로 빨라지고, 20도와 30도로 올리면 각각 4배와 8배로 빨라진다고 합니다. 따라서 따뜻한 곳에서 휴대전화를 충전하면 속도가 빨라진다는 얘기죠.

하지만 온도가 60도 이상 넘어가면 배터리 자체에 손상이 발생하게 된다니 유의하셔야 합니다. 예를 들어 전기장판 같은 곳에 올려놓고 충전을 해도 저온 단계에서 충전해야 효율적이지 높은 단계로 올라가면 부품 자체에 손상이 가기 때문에 주의해야 한다네요. 따뜻하면 빨리 충전된다고 설마 불로 달구거나 전자렌지에 넣거나 하지는 않으시겠죠!

질문 : 드디어 100% 충전! 바로 뽑을까, 계속 꽂아 둘까?

답변 : 요즘 스마트폰은 100% 충전이 다 됐다고 친절하게 알려주기도 합니다. 초록색 불이 표시되기도 하죠.하지만 휴대전화는 100% 충전됐다는 초록색 불이 나온 상태라도, 계속 꽂아 두면 더 충전이 된다고 합니다. 충전율은 전압을 측정해 표시해주는데요, 배터리 안에는 무수히 많은 리튬이온이 있기 때문에 이걸 하나 하나 다 연결해서 확인할 수는 없습니다. 비록 표면은 충전된 상태라고 볼 수 있어도 내부까지 완전히 충전됐다고는 말할 수는 없다고 하네요. 따라서 초록색 불이 들어와도 완전히 충전되지 않은 상태이기 때문에 계속 꽂아두는 것이 좋다는 것이 결론입니다.

보통 전지 내부까지 충분히 충전을 다하기 위해서는 100%가 뜬 뒤에도 적어도 2시간 이상 꽂아 두어야 합니다. 전지 안 리튬이온의 농도 편차가 심해서 전압이 충분히 확산할 때까지 기다려야하기 때문인데요, 특히 1년 이상 지난 배터리는 성능이 더 떨어지기 때문에 이후로 반드시 충분한 시간을 주어야 더 많이 충전할 수 있습니다. 잘 때는 완전 충전을 위해 스마트폰을 충전기에~

질문 : 코드를 꽂은 채로 노트북을 사용하면 배터리 수명이 줄어들까?

답변 : 사무실이나 학교에서는 콘센트 하나를 점유(?)하고 노트북에 전원을 꽂아 쓸 경우가 많습니다. 안심이 되죠. 전원을 연결한다는 것은 외부에서 전기량을 받아들이는 과정입니다. 예를 들어 이 전기량이 100이라면 사용하면서 충전할 경우 70은 충전기로 가고, 나머지 30은 노트북을 작동하는데 쓰이는 거죠. 따라서 충전 속도가 느려질 뿐이지 배터리 자체의 성능에는 아무 문제가 없다고 합니다.

또한 전원 코드를 꽂는다는 것은 외부 전력을 이용해 노트북을 사용하는 것이기 때문에 배터리는 쉬고 있는 상태가 된답니다. 오히려 배터리에게 휴식을 주는 것이기 때문에 배터리 수명 자체에는 더 좋은 영향을 줍니다. 노트북뿐만 아니라 리튬이온전지를 사용하는 기기들도 마찬가지이기 때문에, 코드를 꽂으면서 사용해도 배터리 수명에는 전혀 영향을 미치지 않는다고 합니다. 늘 주변에 전원 콘센트를 확인하세요!

질문 : 전원을 끄거나 비행기모드로 스마트폰을 충전하면 더 빨리 충전이 된다?

답변 : 휴대전화는 통신과 디스플레이 화면에 많은 에너지를 사용합니다. 따라서 충전기를 연결한 채 스마트폰을 사용하게 되면 들어오는 전력을 통신 모듈, 휴대전화의 작동, 배터리의 충전에 나누어서 사용할 수 밖에 없습니다. 힘이 분산되는 것이죠. 하지만 비행기 모드의 경우 통신에 소요되는 전력을 차단할 수 있기 때문에 휴대전화가 충전에 집중할 수 있는 환경이 만들어집니다. 이러한 이유로 비행기 모드에서는 보다 빠른 충전이 가능하다고 합니다. 물론 전원을 아예 꺼 버리면 전력 소모 자체가 없기 때문에 충전 속도가 더 빨라지겠지만, 연락을 받을 수 없는 상태가 되니 그건 주의해야 할 것 같습니다.

또 한가지 더! 스마트폰 디스플레이의 화질, 밝기를 낮추거나, 사용하지 않는 어플리케이션을 종료한 뒤 충전하면 보다 빨리 충전을 할 수가 있다고 하니 참고하시기 바랍니다.

질문 : 다 쓴 배터리는 어떻게 처리해야 할까?

답변 : 스마트 기기를 새로 바꾸면 대개 쓰던 기기는 중고로 처분하거나 장롱으로 들어가게 됩니다. 자리를 많이 차지하지는 않지만 더 쓸 일이 없는 배터리를 버려야 할 경우도 물론 생기겠죠. 전국의 주거 , 상업 시설에는 배터리 분리수거함이 있습니다. 사용한 배터리는 지난 2008년부터 분리수거대상품목으로 지정돼 있는데요, 일반 건전지(일차전지)는 지역별 처리업체에서 불연성 쓰레기로 처리되고 있고, 충전이 가능한 이차전지, 자동차에 이용되는 연축전지는 회수 후 재활용되고 있습니다. 대개는 안전하게 처리되기 때문에 수거함에 넣어주시면 됩니다.

다만, 한 가지 유의해야 할 점은 배터리를 버릴 때 플러스극(+)과 마이너스극(-)을 테이프 같은 걸로 막아줘야 한다는 겁니다. 배터리의 잔량이 조금이라도 남아있을 경우, 이물질과 접촉하면 합선이 되고 발열해서 폭발하거나 화재로 이어질 위험이 있기 때문이라고 합니다.