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휴대폰 배터리 수명 연장 방법 (충전 배터리 오래 사용하는 법)

휴대폰 배터리 수명을 연장하는 방법을 알아보고, 제품 수명만큼은 배터리도 오래 사용할 수 있도록 하자.

최소한, 배터리 수명 때문에 제품을 새로 구매하는 일은 없었으면 한다.

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이 글은 리튬이온(Lithium-Ion) 배터리 사용 제품에 해당된다. 우리 주위에서 충전 배터리를 사용하는 휴대폰, 노트북, 무선 이어폰, 스마트워치 등 근래에 출시된 거의 모든 기기가 리튬이온 배터리를 사용한다.

배터리의 수명을 표시할 때, 통상 배터리 성능이 70%로 떨어질 때까지의 충방전 횟수로 표시한다. 우리가 주로 사용하는 제품들은 보통 500회 전후이다. 반대로 말하면 500회 충방전을 하면 배터리 성능이 70%로 떨어진다는 뜻이다.(용량이 70%로 줄어듦)

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최근 발표되는 제품들을 보면, 웨어러블 기기는 300회, 스마트폰은 800회 정도로 좀 개선되었다. 이 경우, 스마트폰은 하루에 한 번 정도 충방전을 한다고 가정하면, 2년 뒤에는 70%까지 밖에 사용할 수가 없다.

이 값들은 제조업체들이 보수적으로 발표한 값들로, 좋은 조건에서 사용하면 대부분 이보다 더 좋게 사용할 수는 있다.

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최근에는 크기와 무게를 줄이고 방수 등의 목적을 위해, 배터리를 교환하지 못하는 구조로 대부분의 제품이 출시되고 있어서, 2~3년 뒤에는 배터리 사용 시간 때문에 제품을 통째로 바꾸는 것을 고려해야 하는 처지이다.

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배터리 수명을 연장하는 정확한 방법을 알아보자.

조금만 신경 쓰면 2배 정도 배터리 수명을 연장하는 것은 그리 어렵지 않다.

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1. 배터리 온도는 낮을수록 수명이 연장된다.

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충전, 사용, 보관 등 어떤 경우에도 배터리 온도는 낮을수록 좋다. (5~20℃가 제일 좋다)

특히 충전 중에 배터리 온도가 상승하는 경우가 많다. 다음과 같은 경우를 피하면 배터리 온도를 낮추어 배터리 수명을 연장할 수 있다.

- 급속충전을 할 때,

- 배터리 소모가 많은 앱을 실행시킨 상태에서 충전하는 경우 (동영상이나 음악 재생 앱 등을 실행)

- 무선충전기 자체가 열을 내어 휴대폰 등에 영향을 주는 경우.

- 최악의 경우는 높은 온도에서 완전 충전을 하고, 또 완전히 충전된 상태로 높은 온도에 두는 것이다.

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아래 표는 배터리 온도에 따른 1년 뒤의 잔존 배터리 성능을 보여준다.

배터리를 항상 100% 충전하여 사용한다면,

- 온도를 60℃로 유지하면 3개월 뒤 40% 성능 감소.

- 온도를 40℃로 유지하면 1년 뒤 35% 성능 감소.

- 온도를 25℃로 유지하면 1년 뒤 20% 성능 감소. 40℃ 때보다 근 2배 성능 감소.

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2. 85% 이하로 충전하여 사용하면 배터리 수명이 2배 길어진다.

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- 충전율을 75~25% 사이로 사용하면 배터리를 더욱 오래, 효율적으로 사용할 수 있다.

- 65% 정도로 충전하여 55% 정도까지만 사용하면 더욱 오래 사용할 수 있으나, 현실적으로 어렵다.

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리튬이온 배터리 1개 셀의 100% 충전전압은 4.2V가 표준이다. 그러나 우리는 이것을 잘 알 수는 없고, 휴대폰 내부 충전회로에서 알아서 하는 것이다. 우리는 화면에 나타나는 충전율만 알 수 있을 뿐이다.

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휴대폰 화면에서는 충전율이 표시되므로 85% 정도에서 멈추면 수명을 2배로 연장할 수 있다. 내가 사용하는 노트북 컴퓨터 중 1개는 충전을 80%로 설정해두는 기능이 있어 처음부터 이를 사용했는데, 6년이 지난 지금도 배터리 성능에 큰 불편함 없이 사용하고 있다. 왜 휴대폰에는 80% 충전 기능이 없는지 궁금하다.

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아래 표는 충전전압(충전에너지)에 따른 배터리 수명(사용 횟수)를 보여준다.

100%(4.2V) 충전하여 사용하면 배터리 수명이 300~500회인 것이, 85~90%(4.1V) 충전하여 사용하면 그 2배가 되는 600~1,000회이고, 70~75%(4.0V) 충전하여 사용하면 그 4배가 되는 1,200~2,000회이다. 60~65%(3.9V) 충전하여 사용하면 무려 8배나 되는 2,400~4,000회이다.

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아래 표는 충방전 범위(DoD)에 따른 배터리 용량 손실을 나타낸다. (20℃ 기준)

75–65% 사이 충방전은, 배터리 사용횟수는 제일 많지만, 전체 에너지 사용률은 적다.

배터리를 제일 오래, 많은 용량을 사용할 수 있는 것은 75~25%인 것을 알 수 있다.

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전기, 하이브리 자동차 모두 같은 리튬이온 배터리를 사용한다. 5년 전, 배터리 수명 문제로 하이브리드 자동차 구입을 망설인 적이 있는데, 메이커에서 10년을 보장하여 구매한 적이 있다. 그 이유는 위와 같이 충방전 범위를 조절하여 사용하기 때문이다.

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즉, 30% 정도로 방전되면 충전을 시작하고, 80% 가까이 충전되면 충전을 중지하는 방법으로 사용하면 최소 2배 이상 배터리를 오래 사용할 수 있다.

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3. 급속 충전기는 사용하지 않는 것이 좋다.

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배터리는 급속충전하는 경우 발열이 증가하며 수명이 단축된다. 특히 무선충전기는 충전할 기기들과 밀접촉이 되어 있어서 기기의 열이 덜 식고, 무선충전기의 열이 기기에 전달되어 더욱 뜨거워지는 경우가 많으므로 조심해야 한다.

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집이나 사무실에 있는 겨우라면, 최소 1시간 이상 걸리는 충전용량이 작은 충전기(또는 AC 어댑터)를 사용하는 것도 좋다.

요즈음은 휴대폰들은 대부분 고속충전을 지원하고, 충전기도 이를 지원하는 고용량 제품들이 많다. 그러나 충전 중 휴대폰 등에서 열이 많이 나면 이는 매우 조심해야 한다.

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충전 시간이 1시간 이내이면 모두 고속충전기로 볼 수 있다. 근래의 충전방식은, 처음에는 고속충전을 하다가 80% 정도부터는 저속 충전을 하고, 100%에 도달하면 아주 소전류로 일정 시간 추가 충전을 하다가 완전 충전을 멈추기 떄문에 크게 발열이 많지는 않다.

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만일 80% 이상에서도 계속 고속 충전을 하거나, 100% 충전 상태에서도 완전 충전이 정지되지 않으면 배터리는 더욱 수명이 줄게 된다.

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이것은 충전기의 문제가 아니라, 기기 내부의 충전회로 문제인 경우가 더 많다. 요즈음 휴대폰은 이런 제품이 잘 없겠지만, 충전하여 사용하는 타제품들도 워낙 많아, 잘 살펴보아야 할 것이다.

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4. 배터리 보관.

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배터리를 장시간 사용않고 보관할 때에는 50% 정도 충전 상태에서 보관하는 것이 제일 좋다.

제품을 구입하면 처음에는 배터리가 50% 정도만 충전되어 있는 것을 많이 보았을 것이다.

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배터리를 제품에서 분리하여 보관하면 제일 좋으나 현실적으로 어려운 제품이 많다. 이 경우 6개월 정도 간격으로 배터리를 확인하여 충전량 50% 근처로 계속 유지시켜주면 효과적이다.

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5. 아직도 메모리 효과?

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리튬 계역 배터리는 주기적으로 완전 방전, 완전 충전을 하면 절대 안된다.

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니켈카드늄(Ni-Cd)이나 니켈수소(Ni-MH) 배터리는 "메모리 효과"라는 현상이 있다. 조금씩 충방전을 해서 사용하면 배터리 자신이 용량이 조금뿐인 것으로 기억되어, 실제 사용에서 용량이 대폭 줄어드는 현상이다. 최근 니켈 계열 배터리는 많이 사용하지는 않으나, 출력이 매우 큰 장점 등이 있어 조금 사용되고 있다.

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독립된 배터리들은 일반 1.5V 건전지(AA, AAA 등)와 모양이 같으며, 전압은 1셀 당 1.2V이다. 문제는 내장되어 사용되는 배터리를 구분해야 된다.

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두 종류의 배터리를 구분하는 방법은, 니켈 계열 배터리는 셀 1개의 전압이 낮아, 통상 2개(2.4V), 4개(4.8V), 6개(7.2V) 단위로 사용된다.

리튬 계열 배터리는 3.6V(또는 3.7V) 제품이 많고, 7.2V(또는 7.4V) 제품들도 있으며, 노트북 등에서는 그 이상들도 있다.

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심진보

공학박사, 한국해양대학교 겸임교수