스마트폰 배터리, 어디가 최고… 알고 보니 다 똑같다?

[머니S리포트- 배터리, 안보이는 곳에서 3배 세졌다②] 배터리를 둘러싼 진실 혹은 거짓

고성능 CPU와 고해상도 디스플레이로 인해 전력사용량이 늘어나자 배터리의 중요도가 커졌다. /사진=이미지투데이

스마트폰의 폼팩터(기기 형태)는 혁신적인 변화를 거듭해왔다. 지난해 삼성전자가 폴더블폰(접었다 펼 수 있는 스마트폰)을 출시하는가 하면 LG전자는 1월11일 온라인으로 열린 세계 최대 규모 정보통신(IT)·가전 전시회 ‘CES 2021’에서 롤러블폰(화면을 돌돌 말고 펼 수 있는 스마트폰) 구동 영상을 공개했다. 스마트폰의 필수 기능은 계속 향상돼 왔지만 이 같은 변화 속에서 주목받지 못한 한가지가 있다. 바로 배터리다. 탈부착형에서 일체형으로 바뀌며 내 스마트폰 내에서 어떻게 생긴지도 모르게 된 배터리의 현주소는 어디일까.

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출시 초기 대비 4배↑… 똑같은 ‘리튬이온 배터리’ 썼다고?

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각 배터리 제조사는 스마트폰 출시 초기부터 배터리 성능을 꾸준히 개선해왔다. 고성능 CPU와 고해상도 디스플레이로 인해 전력사용량이 늘어나자 배터리의 중요도가 커지면서다. 우선 삼성전자가 지난해 3월 출시한 갤럭시 S20의 배터리 용량은 4000㎃h(밀리암페어·배터리 용량 단위)로 전작인 갤럭시 S10(3400㎃h) 보다 약 19% 늘었다. LG전자가 지난해 9월 선보인 LG ‘윙’(WING)은 전작인 ‘벨벳’과 비교해 300㎃h 줄어들었지만 4000㎃h 선을 유지했다.
애플의 경우 배터리 부분에서 국내 제조사와 비교해 고전하는 모습을 보였다. 지난해 10월 출시된 아이폰12 배터리 용량이 겨우 2815㎃h에 그치기 때문. 심지어 이는 전작 대비 295㎃h 줄어든 수치였다. 애플 측은 전력 소모를 최적화해 사용시간은 차이가 없다고 설명했지만 삼성·LG전자 스마트폰의 배터리와 비교해 용량이 크게 떨어지는 모습을 보여왔다.

그럼에도 이들 스마트폰의 배터리 용량은 첫 스마트폰 출시 이후 약 2~4배 증가했다. 출시 초기 스마트폰의 배터리 용량은 겨우 1500㎃h에 불과했다. 주목할 만한 건 세 곳 모두 스마트폰 출시 초기부터 지금까지 ‘리튬이온 배터리’만을 사용해왔다는 것이다. 그렇다면 같은 리튬이온 배터리의 용량이 어떻게 늘어난 것일까.

제조사 측은 그 배경으로 리튬이온 배터리의 에너지 밀도 극대화를 지목했다. LG 에너지솔루션 관계자는 “공간 효율을 높인 당사만의 ‘스택&폴딩’ 기술을 사용해 고밀도 배터리를 구현해 내기 위해 노력했다”고 말했으며 삼성 SDI 관계자 역시 “고에너지 밀도를 추구하면서도 얇고 가벼운 디자인을 적용해 소비자가 더 편하게 사용할 수 있는 배터리를 생산하고 있다”고 설명했다.

커진 배터리 사이즈도 배터리 용량 대폭 향상에 한몫했다. 익명을 요구한 한 제조사 관계자는 “스마트폰 기기와 함께 배터리도 같이 커져 왔다”며 “스마트폰을 설계할 때 배터리 공간을 얼마나 여유 있게 설계하느냐에 따라 배터리 용량도 조금씩 달라진다”고 설명했다. 상대적으로 한 손에 확 들어오는 콤팩트한 기기를 추구하는 아이폰의 배터리 용량이 상대적으로 적은 이유다. 대신 애플의 경우 소프트웨어 성능을 높여 배터리 소모를 최소화하고 있다.

각 배터리 제조사는 스마트폰 출시 초기부터 배터리 성능을 꾸준히 개선해왔다. /사진=김민준 기자

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리튬이온 배터리, 2년 지나면 성능 ‘뚝’… 대체 못하나

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다만 이 리튬이온 배터리엔 치명적 한계가 있다. 일정 기간이 지나면 배터리 성능이 크게 저하된다는 것이다. 지난해 과학기술정보통신부 발표에 따르면 국내 스마트폰 평균 교체 주기는 2년 9개월에 불과했다. 교체 사유 대부분은 ‘배터리 성능 저하’였다. 실제 한 제조사에 확인할 결과 배터리 사이클(완전충전/완전방전이 1회 이뤄졌을 때를 의미)이 700~800회 수준에 도달하면 배터리의 성능이 떨어졌다. 1일 1사이클 시 최대 2년2개월이 지나면 배터리 성능이 저하되기 시작되는 것이다.

업계에선 이 같은 한계를 인식하고 있으면서도 당장으로선 개선이 어렵다고 말한다. 한 제조사 관계자는 “리튬이온 배터리는 1991년 일본 소니가 개발한 이후 계속 써왔다. 배터리 기술의 경우 다른 영역과 달리 개발에 시간이 걸린다”며 “전고체 배터리를 개발하고 있지만 상용화까지는 시간이 있어 현시점에 리튬이온 배터리를 완벽 대체할 배터리 기술은 없다”고 설명했다.

하지만 이런 리튬이온 배터리도 수명을 늘리는 꿀팁이 있다. 세간의 알려진 꿀팁, 어디까지가 사실일까. 전문가에 물어봤다.

스마트폰 배터리를 둘러싼 루머, 진실 혹은 거짓
Q: 스마트폰 오래 쓰려면 ‘완충완방(완전 충전과 완전 방전)’을 피해라 (거짓)
A: 흔히 스마트폰을 오래 쓰는 방법으로 ‘완충완방’을 피할 것을 추천한다. 리튬이온 전지 특성상 완충완방할 때마다 배터리의 수명이 줄어들기 때문이다. 다만 지금은 제조사에서 이 같은 리튬이온 배터리의 단점을 보완할 수 있도록 기본적인 내부 설계가 돼 오래 충천해도 상관없다. 수시로 충전하면 아주 조금은 더 사용할 순 있지만 큰 차이는 없다. 오히려 스마트폰 주의사항에 나와 있듯이 강한 충격 등에 주의하는 게 더 중요하다.

Q. 스마트폰 배터리 게이지 100%는 완충이 아니다 (반반)
A: 과거 스마트폰 배터리 게이지가 100%로 표시됐다고 완충된 것은 아니었다. 스마트폰 배터리 내부 수많은 리튬이온의 전압을 제대로 측정할 수 없었기 때문이다. 이 때문에 완충을 위해서 100%라고 표시돼도 1~2시간 정도는 더 꽂아둬야 했었다. 하지만 지금은 조금 덜 충전됐을 수는 있어도 큰 차이는 없다. 뽑아도 된다.


Q: 추운 곳에서 충전을 피해라 (진실)
A: 사실이다. 온도가 낮을수록 리튬이온의 효율이 낮아져 추운 곳에서는 충분히 충전되지 않는다. 과거 애플 아이폰이 추운 날씨에 자주 방전된 것이 이 때문이다. 자동차도 추운 곳에 오래 두면 방전되는 것과 같다.