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노트북은 ’모바일 기기’입니다. 즉 ’들고 이리저리 움직이면서 사용하는 물건’이란 말이지요. 노트북이 모바일 기기로서 제 역할을 수행해내기 위해 꼭 필요한 것이 전원 공급장치인 배터리임은 길게 설명하지 않아도 잘 아실겁니다. 배터리 얘기를 꺼내면서 듣도 보도 못한 고리쩍(?) 배터리 종류를 일일이 나열할 필요는 없을테니 그저 요즘 노트북에 달려 나오는 리튬이온 배터리를 어떻게 관리해야 오래도록 성능의 저하 없이 사용할 수 있는지에 대해 간단히 알아보도록 하겠습니다.
먼저 배터리에는 1차 전지, 2차 전지 이렇게 두 가지 종류가 있습니다. 전문용어가 나올 낌새를 보인다해서 복잡할거 하나 없습니다. 그저 충전이 안 되는 전지를 ‘1차 전지’라 하고 충전이 가능한 전지는 ‘2차 전지’라고 부르는 것뿐입니다. ‘2차 배터리 관리’ 하면 사람들이 가장 먼저 떠올리는 말은 ‘완충완방’ - 표현도 이상하죠? 이말은 완전 충전, 완전 방전의 준말이랍니다. - 이라는 말입니다.
가끔 중고 장터 게시판을 검색하다보면 노트북을 설명하는 글에 매번 ’완충 완방을 해줬기 때문에 배터리 성능 끝내줌다!’라는 식의 문구를 보게 됩니다. 과연 노트북에 들어가는 리튬이온 배터리를 정기적으로 완충 완방 해주는 것이 잘하는 일일까요?
‘완충완방’이라는 습관은 왜 생겨났을까?
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먼저 완충 완방이라는, 어감도 이상한 습관이 생겨난 건 리튬 이온 전지가 나오기 전, 니켈 카드뮴 전지 - 니카드 전지라고도 합니다 - 나 니켈 수소 전지 때문입니다. 이 전지들의 경우 낮은 레벨의 충방전을 반복하면, 그 방전 레벨에서 전압 강하를 일으키게 되는 문제점을 안고 있었습니다.
이 현상을 ’메모리 효과’ 라고 부릅니다. 메모리 효과가 생긴 전지는 완전 충전이 되지 않기 때문에 용량이 형편없이 떨어져 버립니다. 따라서 얼마 사용하지 못하고 어쩔 수 없이 전지를 추가구입 할 수 밖에 없게 되니, 충전지에서의 ’메모리 효과’는 그야말로 경계대상 1호인 셈입니다. 따라서 니카드 배터리나 니켈 수소 배터리가 노트북의 자체 전원으로 부속되던 시절에 노트북을 사용하던 사람이라면, 전지 수명을 연장시키기 위해선 반드시 ’완충 완방을 하라!’ 고 소리 높여 종용할 수밖에 없었던 것입니다. 바로 이 때 생긴 습관이 모든 배터리 관리법의 정설처럼 돼버린 것입니다.
‘완충완방’은 리튬이온 배터리에도 효과적인가?
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그렇다면 완충 완방 요법은 요즘 노트북에 달려 나오는 리튬 이온 배터리 관리에도 효과적일까요? 이에 대해 한국전기연구소에서 내린 결론은 이렇다고 합니다. 전문용어를 비롯한 생소한 표현 일색이니 대충 중요한 골자만 추려보도록 하겠습니다.
’리튬이온 전지는 완전충전/완전방전을 하지 않는 것이 좋다. 올바른 사용법은 조금 사용하고 충전하는 방식으로 사용하는 것이다. 그러다 전지의 용량이 줄어든 것을 느낀다면 한 번 완전충전/완전충전 시켜주라. 그러면 다시 용량이 살아날 것이다. 이 부분을 오해하지 말라. 여기서 용량이 줄어든다는 이야기는 이온이 흘러가는 통로에서 일부가 극판까지 도달하지 못하기 때문에 발생하는 현상인데(이를 ‘가역반응’이라 한답니다.) 완충/완방 을 해주면 막혔던 이온이 다시 잘 흐르게 된다. 그래서 용량이 다시 살아나는 것처럼 보이는 것이다. 그러나 이는 전지의 수명과는 상관이 없다.’
- 이 말이 좀 복잡하게 느껴질지 모르겠습니다. 다시 풀어 말해보자면, 용량이 줄어들었다고 생각될 때 완충완방을 해주면 용량이 다시 살아난다는 말을 전지의 수명이 늘어난다는 말로 이해해선 안 됩니다. 이것은 단지 일정 기간동안 전지를 쓰다보면 이온이 흘러가는 통로에서 여러 가지 이유로 장애물들이 생기고, 이로 인해 전지 내 이온 중 여러 개가 극판까지 도달하지 못하게 되는 현상이 발생하게 되는데 이런 현상이 심해지면 전지의 용량이 떨어져 일시적으로 제 성능을 발휘하지 못하게 된다는 말이다.
바로 이때 완충/완방전을 해주면 뭔가가 섞여 잘 통하지 않던 이온이 다시 잘 흐르게 되어 용량이 다시 회복된다는 것입니다. 즉 완충완방을 해도 수명하고는 아무런 관련이 없다는 설명이지요. 설명이 더 어려운가요? ^^;
- 그다음 복잡한 설명 생략하고...- ’리튬이온 전지의 경우에는 위에서도 밝혔지만 메모리 현상이 거의 없으므로(사실 리튬이온 전지가 메모리 효과가 있는지의 여부는 아직도 전문가들 사이에서 논란의 대상이라고 합니다.) 조금 사용하고 조금 충전하는 사용법이 바람직하다고 한다. 즉, 노트북이나 휴대전화를 사용 시에는 0%까지 방전시키지 말고, 사용하다 배터리 잔량이 얼마 없을 때 바로 충전기에 꽂아 충전을 시키는 것이 효과적이다.’
결론적으로 장수의 비결은 배터리 충전상태에 절대 구애받지 말고 조금 남았던 많이 남았던 자주 충전해주고, 용량이 떨어졌다고 판단되면 이때 완충/완방 한번 해주라는 말이 됩니다.
검증되지 않은 방법을 경계하라!
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잘못된 배터리 관리법에는 이런 것도 있습니다.
“배터리 수명을 연장하려면 배터리를 랩으로 싸서 냉동실에 에 넣었다 뺀 뒤 망치로 두들겨 주면 된다!”
마치 고대 이집트인들이 신선한 우유에 낙타 똥을 섞어 찰과상용 약재로 쓰던 일을 생각나게 하는 이 응급 조치법이 과연 효과가 있을까요? 무식해 보이는 이런 방법이 이론적으로는 배터리의 용량을 조금은 늘려 줄 수도 있겠지만 결론적으로 말하자면 배터리 전체적인 수명을 단축시킬 수 있는 상당히 위험한 방법이라는 것입니다.
전지 자체에도 극을 가지고 있는 금속이 있는데, 만약 극저온에서 상온으로 돌아올 경우, 완전히 진공상태나 밀봉되어있지 않은 경우에는 공기 중의 물분자가 들어오게 되어 극에 이용되는 금속에 이슬이 맺히게 합니다. 아주 극소량일지라도 이는 금속에 녹이 스는 원인을 제공하게 되고 그로 인해 전체적인 전지 수명에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 것입니다.
또한, 저온상태의 전지의 바깥쪽 극이, 노트북 쪽의 단자와 접속하게 될 때 ‘열평형 상태’에서 ‘열전도 현상’으로 전이되게 되면 전지 내의 전극 금속에 녹이 슬어 전지를 못 쓰게 망치는 것과 동일한 반응이 일어나 노트북까지도 망가뜨려버리는 심각한 사태까지 발생할 수 있다고 합니다.
장기간 배터리를 사용하지 않을 경우라면?
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그럼 장시간 노트북 배터리를 사용하지 않는다면 ’완충 상태’에서 보관하는 것이 좋을까요 아니면 ’완방 상태’에서 보관하는 것이 좋을까요?
2차 전지의 경우 오랫동안 사용하지 않고 방치해두면 전지의 자기방전에 의해 과방전되어 전지의 성능저하와 수명단축 현상이 발생하게 된다고 합니다. 하지만 다행스럽게도 리튬이온 전지의 경우 니카드 전지처럼 납축전지들에 비해 자기 방전율이 매우 낮다고 합니다. 대체적으로 월당 약 3~5% 정도의 자기 방전율을 가지고 있기 때문에 상당기간 사용하지 않고 보관해둔다 해서 전지의 성능이이나 수명이 비약적으로 떨어지는 일은 좀처럼 발생하지 않습니다. 자기 방전에 의한 과방전으로 전지수명이 단축된다고 했으니 어떤 상태에서 보관하는 것이 좋을지 답이 금방 나오지 않습니까?
그렇습니다. 장시간 사용하지 않고 보관할 때는 배터리를 어느 정도 충전한 상태에서 보관하는 것이 현명합니다. 이런 이유로 대부분의 제조사들이 신품 노트북 출고시 배터리를 약 50-60% 정도 충전한 상태를 유지하고 있는 것입니다.
리튬 이온 배터리를 최상의 상태로 관리하는 방법을 한마디로 말하자면 바로 이것입니다.
“소식하고 욕심을 버리고 살다가 가끔 우울해지면 한번씩 기분전환을 해줘라!”
노트북 배터리의 셀이란 어떤 단위인가?
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노트북 배터리를 보면 3셀, 4셀, 6셀, 8셀, 9셀 등 다양한 단위가 나옵니다. 노트북 배터리의 용량을 결정짓는 이 셀(Cell)이란 단위는 무엇을 의미할까요? 앞서 언급한대로 최근 노트북에 사용하는 배터리는 대부분 리튬 이온 방식의 2차 전지입니다. 대부분의 노트북에 포함되는 배터리팩에는 3개에서 9개 사이의 리튬 이온 배터리 셀이 들어가 있습니다.
일반적으로 한 개의 리튬 이온 전지의 공칭 전압은 3.6V(또는 3,7V) 입니다. 그리고 노트북용 배터리의 경우 보통 10.8V을 사용하는 것과 14.4V를 사용하는 두 가지 형태가 있지요. 최근에는 휴대성을 강화한 일부 모델들을 7.2V의 낮은 전압으로 동작하게 설계하여 배터리 효율을 증가시키는 방법도 사용되고 있습니다. 가장 일반적인 형태인 10.8V 전압을 사용하는 배터리의 경우 3.6V 전압의 리튬 이온 배터리 3개가 내장되어 있다는 의미입니다. 즉 배터리에 내장된 하나의 리튬이온 모듈을 1셀로 보는 것이지요. 10.8V라면 3.6V 셀이 3개가 들어가 있다는 계산이 나옵니다.
또한 배터리 셀의 수에 따라 배터리 용량도 증가합니다. 10.8V의 전압을 사용하는 6셀 배터리가 있다면 이것은 3.6V용 리튬이온 셀이 6개가 내장되어 있다는 의미입니다. 아니 그럼, 6개가 연결되었으니 인가전압은 총 21.6V가 아닌가요?
이상할거 없습니다. 이 경우 직렬로 연결된 3개의 셀 + 직렬로 연결된 3개 셀 = 병렬 구조로 연결되어 있다는 의미이니까요. 보통 서브형 노트북에서 자주 볼 수 있는 원통형 리튬이온 배터리( 3-Cell)의 용량은 얼마 전까지 2000mAh 내외의 용량을 담고 있었으나 최근에는 각 셀의 용량이 증가하여 2400-2800mAh가 주류를 이루고 있으며 표준형 노트북에는 4800mAh 용량 내외를, 대형 모델에는 7200mAh 내외의 배터리를 내장하고 있습니다.
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