최근 출시하는 스마트폰 중에는 배터리를 교체할 수 없는 일체형 배터리 제품이 많습니다. 배터리를 교체할 수 없기 때문에 보조배터리를 휴대하는 경우가 많은데요.

제조사에서는 이를 보완하기 위해 핸드폰 충전 속도를 비약적으로 높인 기술을 채택하고 있는데요. 그들이 주장하는 핸드폰 충전 속도는 과연 맞는 것일까요? 아니면 단지 광고일까요?

오늘은 핸드폰 충전에 대한 비밀을 알려드리고자 합니다. 왜 전용 충전기를 쓸 때보다 PC와 스마트폰을 연결하면 충전 속도가 느릴까요? 그 이유를 지금부터 알려드리겠습니다.

PC에서 USB 충전 속도가 느린 이유

PC나 노트북에 USB 케이블을 연결할 때 스마트폰 충전 속도가 유독 느린 것을 느낄 수 있습니다. 그 이유는 PC와 노트북의 USB로는 일반 충전기보다 공급되는 전력량이 낮기 때문입니다.

USB 2.0 – 5V, 0.5A

USB 3.0 – 5V, 0.9A

시중에서 판매 중인 충전기가 1.2A ~ 2.0A 인 것에 비하면 매우 낮은 수준입니다. 그래서 충전이 느린 것입니다. 초기 스마트폰은 배터리 용량이 크지 않고, 일반적인 충전기도 1.0A 미만이었기 때문에 PC와 연결해도 충전 속도 차이가 크지 않았습니다.

하지만 지금은 배터리 용량이 비약적으로 늘어나고, 충전 속도를 높이기 위해 1.0A 이상의 전류량을 받아들일 수 있도록 만들어졌기 때문에 전용 충전기와의 속도 차이가 체감될 정도로 커졌는데요.

메인보드 제조사에서는 이를 위해 특정 제조사의 스마트폰이 연결되면 일시적으로 전류를 1.0A 이상으로 올려 충전 속도를 높여주는 소프트웨어를 배포하고 있답니다. 

이런 소프트웨어 중 유명한 것이 ASUS의 AI Charger입니다. AI Charger는 애플 기기에 한 해 출력 전류를 0.5A에서 1.2A까지 높일 수 있기 때문에 충전 속도도 2배 이상 빨라집니다. 하지만 안드로이드 기기는 ‘공식적으로’ 지원하지 않습니다.

충전 속도의 비밀

그럼 충전 속도를 높일 수 있는 방법은 없을까요? 시간당 공급 전력량이 높은 충전기를 사용하면 됩니다. 그럼 공급 전력량이 높은 충전기는 무엇을 뜻하는 것일까요?

먼저 전력량 계산법을 알아야 합니다.

전력(W) = 전압(V) x 전류(A)

전압을 높이면 같은 전류를 더 빨리 보낼 수 있고, 전류를 높이면 같은 시간에 더 많은 양을 보낼 수 있습니다. 그리고 전압과 전류를 다 올리면 그만큼 더 빨라지는 것은 당연한 것이겠죠?

전류를 높이는 경우

일반적인 충전기는 5V의 전압을 이용합니다. 이는 PC도 마찬가지입니다. 그래서 충전 속도를 결정 짓는 것은 전류입니다. 전류가 크면 클수록 전력도 커지기 때문에 충전 속도가 빨라집니다.

<LG G5 배터리. 2,800mAh의 용량을 갖고 있습니다.>

예를 들어 볼까요?

* 이후 모든 충전 시간 계산은 이론상 계산으로 실제로는 손실 발생으로 10~15% 정도 차이가 발생합니다.

LG G5의 기본 배터리는 2,800mAh이고 3.85v의 전압을 갖습니다. 2,800mAh라는 것은 1시간 동안 2.8A를 사용할 수 있다는 뜻인데요. 여기에 전압을 곱하면 10.78Wh가 됩니다.

LG G5 배터리 전력량 = 2,800mAh x 3.85v = 10.78Wh

그럼 5V, 1A 출력의 충전기를 이용해 충전을 하면 얼마나 걸릴까요?

LG G5 충전 속도 = 10.78Wh / (5V x 1A)

10.78Wh / 5W = 2.156h

즉 2시간 10분 정도 걸립니다. 물론 이 속도는 최적의 결과이며 실제로는 약 15~20% 정도의 시간이 더 걸립니다. 만약 1.5A 전류를 이용한다면 1시간 25분 정도로 대폭 줄어 들게 될 것입니다.

전압을 높이는 경우

그렇다면 전압을 높이면 어떨까요? 전압을 높여 충전 속도를 빠르게 만드는 기술은 이미 상용화가 됐는데요. 바로 퀄컴이 개발한 ‘퀵 차지(Quick Charge)’입니다.

퀵 차지 1.0 = 5V, 2A(10W)

퀵 차지 2.0 = 5/9/12V, 3A(최대 36W)

퀵 차지 3.0 = 3.6V ~ 20V(0.2V 단위), 최대 5A (최대 100W)

<퀵 차지 3.0 충전 속도 비교. 출처 : 퀄컴 홈페이지>

퀵 차지 기술의 스펙을 보시면 2.0부터는 전압을 크게 높일 수 있습니다. 전기는 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다. 이 원리를 이용해 전류가 흐르는 속도를 높여 충전 속도를 더 빠르게 한 것이 퀵 차지입니다.

그럼 여기에서 충전 속도를 한 번 계산해볼까요? 퀵 차지 2.0 기술이 사용된 전용 충전기를 예로 들어 보겠습니다.

<LG G5 전용 충전기>

LG G5 전용 충전기 : 5V, 1.8A / 9V 1.8A

먼저 5V 1.8A 로 충전할 때의 속도입니다.

LG G5 배터리 전력량 = 2,800mAh x 4.4v = 10.78Wh

충전기 = 5V x 1.8A = 9W

충전 시간 = 10.78Wh / 9W = 1.20 시간

대략 1시간 12분이 걸립니다. 그럼 5V가 아닌 9V, 1.8A로 충전하면 어떻게 될까요?

LG G5 배터리 전력량 = 2,800mAh x 4.4v = 10.78Wh

충전기 = 9V x 1.8A = 16.2W

충전 시간 = 10.78Wh / 16.2W = 40분

불과 40분이면 완전 충전이 가능하다는 결과가 나왔습니다. 그럼 이 계산식이 맞을까요? LG G5의 스펙을 확인해 봤습니다.

<LG G5 고속 충전 홍보 문구>

LG모바일 홈페이지를 보면, LG G5는 약 10분 충전으로 최대 4시간까지 사용할 수 있다고 되어 있습니다. 위 계산식에서는 40분이면 100% 충전이니 10분이면 대략 25% 충전입니다.

<LG G5 배터리 사용 시간>

그리고 스펙을 보면 배터리 사용 시간에 약 14시간이라고 되어 있는데요. 이는 연속통화 시간을 기준으로 합니다. 연속 통화 시간은 화면이 꺼진 상태에서 통신 모듈만 사용할 때 시간입니다. 이를 근거로 다시 한 번 계산을 해보겠습니다.

100% 충전 시간 및 연속 통화 가능 시간 = 40분, 14시간 사용

25% 충전 시간 및 사용 가능 시간 = 10분, 4시간 사용

실제 충전 시간 = 14 시간 / 4시간 = 3시간 30분

LG전자가 말하는 10분 충전 시 4시간 사용과 전용 충전기를 통해 10분 충전했을 때의 사용 시간을 비교해보면 4시간과 3시간 30분으로 약 30분의 오차가 있습니다. 대략 비슷합니다. 

단, 퀵 차지 기술이 적용된 충전기는 두 가지 단점이 있습니다. 가격이 비싸다는 것과 충전 시 발열이 생긴다는 것입니다. 이 두 가지를 제외한다면, 충전 속도의 신세계를 맛볼 수 있답니다.

주의할 점!

이렇게 전류 또는 전압을 높임으로써 충전 속도를 비약적으로 줄일 수 있는데요. 하지만 주의할 점이 있습니다. 이렇게 전압이 높은 충전기를 사용할 때는 반드시 전용 충전기나 각종 보호 회로가 내장된 제품을 구매해야 합니다.

퀵 차지 기술을 사용하려면 자신의 스마트폰에서 퀵 차지 기술이 지원하는지 확인해야 하고, 퀵 차지 기술이 내장된 전용 충전기와 케이블을 구매해야 사용할 수 있습니다.

오늘의 U기자 칼럼, 핸드폰 충전 속도에 대해 알아봤는데요. PC에서 충전하면 충전 속도가 느렸던 이유를 아시겠죠? 그리고 충전 속도를 빠르게 할 수 있는 전용 충전기에 대해서도 알려드렸습니다. 다음 시간에도 유용한 정보로 다시 찾아 뵙겠습니다.