애플의 아이폰, 삼성의 갤럭시 스마트폰의 무선 충전, 맥세이프 충전 사용 시 뜨거워짐의 원인과 해결 방법에 대해 소개합니다.
스마트폰 무선 충전, 맥세이프 충전 시 발열의 원인은?
출처: Tools. Electro. DIY
무선 충전, 맥세이프 충전기를 분해하여 무선 충전에 필요한 주요 부품인 무선 충전 모듈을 보면, 주로 구리로 이루어진 얇은 철선을 감은 ‘코일’로 이루어져 있습니다.
그리고 스마트폰에도 이와 비슷한 코일이 배터리에 연결된 상태로 내장되어 있습니다.
스마트폰과 무선충전기에 코일이 들어간 이유는, 무선 충전 기술이 19세기 영국의 물리학자 마이클 패러데이가 발견한 ‘전자기 유도 현상’을 바탕으로 만들어졌기 때문인데
출처: Belkin
충전기 코일(1)에 전기를 흘리면 전자기장(4)을 생성되고, 이 전자기장의 영향을 받은 휴대폰의 코일(2)이 전기를 생성하여 배터리를 충전(6)하는 것이 전자기 유도 현상을 이용한 무선 충전의 원리라 요약 할 수 있겠습니다.
전자기 유도 현상을 이용한 코일의 큰 단점 중 하나로 전자기 유도를 위한 코일 사용으로 온도 상승, 즉 코일을 사용한 전자 제품은 쉽게 뜨거워진다는 점 입니다.
유선 충전도 충전 중에는 배터리 온도가 상승하며 뜨거워지는데 무선 충전과 맥세이프는 코일에 의한 열까지 더해져 온도가 더 높은 편입니다.
코일은 얇은 선들로 이루어져 저항이 높고 저항이 높으면 공급되는 전력(전기) 일부가 손실 되면서 열이 발생하게 되는데, 이런 얇은 선이 무수히 겹쳐져 있는 코일은 열이 빠져나가지 않고 누적되기 쉬운 구조이기 때문에 코일이 들어간 무선 충전기와 높은 발열을 뗄래야 뗄 수 없는 관계입니다.
그리고 전력 손실로 발생한 열 = 떨어지는 충전 효율로
충전 단자에 선을 꼽아 충전하는 유선 충전이 무선 충전 보다 속도가 빠르고 에너지 낭비 없이 효율적으로 충전 가능한 이유기도 합니다.
이러한 코일의 단점을 오히려 역으로 이용해 전기 에너지를 열에너지로 변환해 사용하는 제품이 있는데, 주방에서 사용되는 인덕션이 있고
이외 실생활에 코일이 적용된 전자 제품으로 전기에너지를 운동 에너지로 변환하는 선풍기의 모터 코일이 있으며, 장기간 사용 시 모터 부분이 뜨거워지는 것도 코일에 열과 모터가 회전하면서 생기는 열이 누적되기 때문입니다.
온도가 높을수록 충전 효율이 떨어집니다.
이 문제는 유선 충전과 무선, 맥세이프 충전 모두 해당되는 문제로
일반적으로 적정 충전 온도는 약 15℃~35℃
휴대폰 온도가(배터리 온도) 40℃ 이상 상승하면 안전을 위해 충전 속도가 줄어들어
최대 2~3배 이상 충전 속도가 느려질 수 있고
휴대폰 온도가 50℃에 근접하면 시스템이 아예 충전을 강제로 중단할 수도 있습니다.
이외 스마트폰에 탑재되는 리튬이온배터리를 40℃ 이상의 온도에 장시간 사용하는 경우 배터리 수명이 줄어든다는 연구 결과도 있습니다.
무선 충전, 맥세이프 충전 시 발열, 뜨거워짐 해결 방법은?
충전 중 스마트폰으로 하는 무거운 작업 피하기
무선 충전 중 게임을 하거나 고화질 영상 녹화 등은 스마트폰의 온도가 빠르게 상승하며 심한 경우 충전이 중단 될 수 있습니다.
타공된 무선 충전기 제품 사용하기
실내 사용 용도로 만들어진 무선 충전기에 주로 사용되며 가장 기본적인 방식이지만 의외로 타공된 제품 찾기가 힘든 편입니다.
코일이 내장된 부분 가까이에 타공을 하여 공기가 지나갈 틈을 만들어 약간의 냉각 효과를 기대할 수 있지만 더운 여름철에는 큰 효과를 기대할 수 없습니다.
쿨러, 펠티어 쿨러가 내장된 제품 사용하기
선풍기 팬과 같은 소형 쿨러가 내장된 제품이나 소형 냉장고 등에 들어가는 펠티어를 탑재한 무선 충전기를 사용하면 효과적으로 냉각이 가능합니다.
여기서 가장 효과적이고 성능이 좋은 제품은 펠티어 소자가 탑재된 무선 충전기로 여름철 뜨겁게 달궈진 차량 내에서도 충전 속도 저하 문제를 최소화 할 수 있습니다.
단점으로는 쿨러, 펠티어 충전기 모두 냉각팬이 탑재되어 있어 약간의 소음이 있을 수 있으며, 펠티어 쿨러의 경우 대부분이 차량용으로 만들어 판매되어 디자인이 다 비슷하고 실내에서 사용 시 거치가 어려워 차량용 거치 부품을 탈착해 사용하거나 별도로 17mm 볼마운트 악세사리를 구매해 거치하는 식의 별도 구매가 필요합니다.
어떤 무선 충전기를 구매해야 하나요?
맥세이프 기능이 없는 경우 스마트폰을 잡아 줄 수 있는 오그랩 무선 충전 거치대를 추천하며
휴대폰에 맥세이프 케이스나 맥세이프 스티커를 붙이셨다면 Qi2 인증을 받은 Qi2 펠티어 충전기 구매를 추천합니다.