휴대폰의 필수품, 배터리
여러분은 혹 얼마나 많은 배터리를 휴대하고 계신지 확인해 보신적이 있으신지요?
전 핸드폰 배터리 2개(하나는 외장용), 노트북에 배터리 하나, 태블릿에 하나해서, 총 4개의 배터리를 소지하고 다닙니다.
이동통신이란 것은 가입자가 이동중에도 통신을 할수 있도록 하는 것을 의미하는데 이동통신기기도 전기기기이다 보니 전원 공급이 필요합니다. 근데 일반 TV나 냉장고 처럼 전원선이 있어서 콘센트에 연결을 해서 이동을 하려면 전원선 길이가 무지 길어야겠죠? 어쩌다 서울에서 대구로 출장이라도 가는 날에는 몇톤 트럭을 대절해서 전원선을 끌고 다녀야 할 겁니다. 따라서 이동통신기기에서는 배터리가 필수적인 품목입니다.
오늘은 배터리에 대해서 좀 알아보도록 하지요...
일반적으로 배터리는 1차전지와 2차전지로 나뉩니다. 1차전지란 통상 이야기하는 건전지로서 망간아연 건전지나 알카라인 건전지를 말하며 1회 사용하면 버려야 하는 것입니다. 2차전지는 충전을 하여 재사용이 가능한 것을 말합니다. 자동차용 배터리에 사용되는 납축전지가 있고 니켈카드뮴도 있고 리튬이온 배터리도 있습니다. 니켈카드뮴 전지는 메모리 효과로 인해 수명이 짧아서 지금은 대부분의 휴대용 기기에는 리튬이온이나 리튬폴리머 전지가 사용되고 있습니다.
그렇다면 메모리 효과란 무엇일까요?
모든 전자제품에는 정격전압과 동작전압이 있는데 2차전지의 거의 대부분이 1.2볼트를 정격으로 합니다.(1차전지는 1.5볼트) 2차전지가 만충전되었을때는 1.3~1.4볼트가 되고 점차 그 전압이 떨어져서 1볼트, 0.9볼트, 0.8볼트... 이런 식으로 계속 낮아집니다. 7.2볼트(1.2*6)를 정격으로 하는 휴대폰이 있다고 합시다. 이 휴대폰의 정격전압은 7.2볼트지만 만충전되면 8볼트 가까이 됩니다. 휴대폰을 사용하다고 Low Batt 표시가 나오는 시점이 약 6볼트 정도가 된다고 할때 이 6볼트가 바로 동작전압입니다. 즉 동작전압 이하에서는 기기가 동작하지 않는다는 뜻입니다. 니켈카드뮴 전지의 전압이 떨어지는 곡선을 보면 전압이 완만하게 내려가다가 동작전압을 지나면 빠르게 하강합니다. 동작전압까지 가는 시간이 바로 사용시간이 됩니다. 메모리효과라는 것은 위의 휴대폰을 만충전하고 1통화만 하고 또 충전하고 1통화만 하고 또 충전하고하면 재충전하는 시점의 전압을 니켈카드뮴 전지가 기억하고 있다가 그 전압에 이르면 동작전압까지 뚝 떨어져 버리는 것을 말합니다.
즉 배터리를 큰 과자통이라고 생각하면 맨위에 있는 것만 꺼내먹고 채우고 또 위에 것만 먹고 또 채우고... 하면 시간이 흐를수록 과자통의 아래쪽에 있는 과자가 부패하는 것과 같습니다. 이런 식으로 무식하게(?) 충전을 하면 1~2통화만 하고 나면 Battery Low 경고등이 켜지게 됩니다. 부패한 과자를 모두 비워내고 새 과자를 답듯이 Battery Low 경고가 나오고 삑삑 소리를 내도 저절로 꺼질때가지 놔두었다가 만충전을 하는 것이 니켈카드뮴 배터리를 오래 사용하는 길입니다. 그렇지만 최근 나오는 기기는 대부분 리튬이온이나 리튬폴리머 전지이기 때문에 메모리효과가 없습니다.
모든 2차전지는 공기를 통해 조금씩 조금씩 방전을 하기 때문에 만충전을 해놓았어도 여러달 사용하지 않으면 저절로 전압이 많이 떨어집니다. 동작전압 이하로 한참 내려가 거의 전압이 나오지 않는 정도가 되면 오래된 나무가 말라죽듯이 재사용이 불가능한 배터리가 되므로 새로 산 배터리가 아깝다고 서랍에 몇년 묵혀두면 써보지도 못하고 버려야 하는 사태가 발생할 수도 있습니다.
니켈카드뮴 배터리를 대체하는 배터리는 니켈수소 배터리와 리튬이온 배터리입니다. 니켈카드뮴에 비해 니켈수소가, 니켈수소보다는 리튬이온이 같은 부피일때 전류용량(전기를 담고 있는 용량)이 더 큽니다. 다만 리튬이온은 니켈수소보다, 니켈수소는 니켈카드뮴보다 재충전 사용횟수가 적고 폭발의 위험성이 상대적으로 높습니다. 니켈수소 배터리에도 니켈이 들어가기 때문에 니켈카드뮴 만큼은 아니어도 역시 메모리 효과가 발생합니다. 리튬이온은 전혀 메모리 효과가 없구요. 즉 리튬이온 밧데리는 1통화만 하고 충전하고를 반복해도 수명이 단축되지 않습니다.
휴대폰과는 관계가 없지만 배터리를 사용할때 사용하던 헌 건전지와 새 건전지를 같이 넣으면 두개 모두 수명을 빨리 단축시키게 되므로 이런 식으로는 사용하지 않는 것이 좋습니다. 헌 건전지는 새 건전지에 저항으로 작용하여 전기에너지를 열에너지로 바꿔 버립니다. 이게 무슨 말인가하면... 새 건전지 입장에서 보면 헌 건전지는 길을 막고 안 비켜주는 초보 운전자처럼 보이는 것이죠... 새 건전지가 아무리 힘차게 밀어도 헌 건전지가 길을 막아 새 건전지는 헌 건전지만큼 힘이 빠질때까지 힘만 쓰다가 결국 헌 건전지와 비슷한 수준의 전압을 내게 됩니다.
그동안 새 건전지가 사용한 에너지는 열로서 방출되어 버립니다. 따라서 건전지 아끼려다가 오히려 멀쩡한 건전지만 헌 건전지로 만드는 황당한 결과를 초래하게 되는 것이죠...
최근 휴대폰의 크기가 작아지면서 재충전 배터리는 전기 용량을 늘리기 위해 첨단 기술을 활용합니다. 같은 크기에 더 많은 전기 용량을 담다보니 내부의 절연막 등 소재가 종이처럼 얇아졌습니다. 만약 사용자가 배터리를 떨어뜨려 충격을 주게 되면 배터리가 망가지는 수가 있습니다. 예를들어 배터리 내부의 종이처럼 얇은 절연막이 찢어져 누전이 되면 그 배터리는 불량이 되고 불량 배터리는 저항으로 돌변하여 다른 배터리의 성능도 함께 저하되므로 배터리 팩 전체가 못쓰게 되는 거죠...
앞으로 화난다고 휴대폰 집어던지는 습관은 버리시는게 좋겠죠?