[과학을 읽다]충전, 효율적으로 하기

핸드폰 충전은 배터리 잔량이 대략 40% 정도 남았을 때 재충전하는 것이 좋습니다.[사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]핸드폰, 시계, 자동차의 스마트키 등 지금 당신의 가방이나 주머니 속에 든 '전지(電池)'는 모두 몇개입니까? 전지가 없이는 생활할 수 없는 세상입니다. 어느새 전지가 생활필수품으로 자리 잡은 것입니다.

전지는 사용방식에 따라 1차 전지와 2차 전지로 나눌 수 있습니다. 1차 전지는 1회용 건전지, 2차 전지는 충전지입니다. 1차 전지는 마트 등에서 쉽게 구입할 수 있는데 탁상시계나 랜턴, 카메라 등에 많이 사용됩니다. 상대적으로 가격이 저렴한 편이고, 용량이 커 비교적 오랜 시간 사용할 수 있습니다. 망간 전지, 알칼리 전지, 수은 전지, 리튬 전지 등이 있습니다.

2차 전지는 충전해서 사용합니다. 핸드폰 등 전력소모가 많고, 배터리의 교체가 잦을 경우 많이 사용합니다. 1차 전지에 비해 전기 저장량이 적고 가격이 비싸지만 충전 후 반복해 사용할 수 있어 중장기적으로 효율성이 높습니다. 납축 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬계 전지 등이 있습니다.

과거에는 일반 전자기기에 1차 전지인 AA형태 등의 건전지를 사용하는 것이 일반적이었습니다. 그러나 최근 생산되는 전자기기는 2차 전지인 충전지 사용이 당연한 것처럼 일반화되고 있습니다. 그 이유는 뭘까요?

가장 큰 이유는 역시 경제적인 이익 때문입니다. 건전지는 충전지에 비해 저장용량이 2~3배 정도 큽니다. 충전지로 3번 이상 충전해서 사용한다면 건전지보다 충전지가 훨씬 이익인데 최소 수백 번 이상 충전해 사용하니 경제성은 굳이 따질 필요가 없습니다.

한꺼번에 여러 기기를 동시에 충전시킬 수 있는 멀티 충전기도 있습니다.[사진=유튜브 화면캡처]

환경적인 영향도 큽니다. 우리나라에서 하루에 사용되는 일반 건전지는 약 300만개, 연간 10억개에 이릅니다. 문제는 회수율입니다. 건전지에는 많은 화학물질이 포함돼 있어 함부로 버려지면 식수와 토양 등 환경을 오염시킵니다. 2016년 말 기준 국내 건전지 총 사용량은 무게로 1만1850톤(t)에 달하지만 회수량은 2647t으로 회수율이 22.3%에 불과합니다.

충전지는 사용방법에 따라 수명도 달라집니다. 핸드폰의 경우 한 번 충전해서 오래 쓰는 사람이 있는 반면, 하루에도 몇 번씩 충전해야 하는 사람이 있습니다. 또 핸드폰은 생생한데 충전지가 빨리 망가져서 충전지만 별도로 구매하는 사람도 있습니다. 일부 전자기기에 사용되는 정품 리튬이온 충전지는 개당 5만~10만원 정도로 비쌉니다. 이런 고가의 충전지들을 효율적으로 사용할 수 있는 방법은 무엇일까요?

우선 충전지를 완전히 방전시킨 뒤 충전하는 것은 좋지 않습니다. 예전에 많이 사용하던 니켈-카드뮴 전지의 경우 메모리 효과라
는 특징 때문에 배터리를 완전히 방전시키지 않고 충전하면 사용할 수 있는 전지의 용량이 점차 줄어드는 현상이 나타났습니다.

충전지가 최근에 충전된 용량 만큼만 자기 용량인 것으로 기억하면서 충전 용량이 줄어드는 것입니다. 그래서 메모리 효과를 방지하기 위해 완전히 방전시킨 뒤 충전해야 했습니다. 이런 습관에 익숙해진 상당수의 사람들이 아직도 충전지가 완전히 방전돼야 만 충전해야 한다는 강박관념을 가지고 있습니다.

그러나 요즘은 핸드폰 배터리는 물론 대부분의 전자기기들도 리튬계 전지를 사용하기 때문에 메모리 효과는 걱정하지 않아도 됩니다. 리튬계 충전지는 메모리 효과가 없어 수시로 충전하는 것이 좋습니다. 오히려 완전 방전 후 충전하거나 과충전을 할 경우 수명이 단축될 수 있는 만큼 그때그때 필요한 만큼 충전해 사용하는 것이 효율적입니다.

니켈카드뮴, 니켈수소 등 니켈을 이용한 충전지를 사용하는 전자기기를 갖고 계시더라도 메모리 효과를 과신하면 안됩니다. 니켈 충전지도 메모리 효과가 있기는 하지만 자주 방전되면 좋지 않습니다. 초기에만 메모리 효과 때문에 몇 번 완전방전과 완전충전을 반복할 뿐 그 이후에도 계속 완전 방전시키며 사용하는 것은 배터리 수명만 단축시킬 뿐 입니다.

충전 중인 핸드폰.[사진=유튜브 화면캡처]

특히 요즘 나오는 니켈수소용 충전기는 대부분 생산과정에서 충전지를 먼저 방전시킨 다음에 재충전하는 과정을 거치기 때문에 사용자가 처음에 몇 번 방전시켰다 충전하려고 노력할 필요도 없습니다. 결론적으로 요즘 나오는 전자기기의 충전지는 모두 수시로 충전해 사용하는 것이 좋습니다. 충전 시기는 배터리 잔량이 약 40% 정도 남았을 때가 적당합니다.

핸드폰 충전지의 수명은 일반적으로 300~500회 정도로 알려져 있고, 500회를 넘어가면 80% 정도의 성능을 발휘합니다. 그러나 자주 충전해서 사용하면 3000회 이상도 거뜬히 충전해 사용할 수 있다고 합니다. 충전지는 완전 방전되거나 과충전되면 수명이 단축됩니다. 리튬이온 충전지의 경우 3.0~4.2V 사이가 이상적인 사용범위인데 이 범위를 넘어 방전돼 3.0V 아래로 내려가거나 과충전돼 4.2V를 넘어가면 충전지 내부의 전해질에 불순물이 쌓여 성능이 떨어지기 때문입니다.

과충전을 어떻게 신경 쓰느냐고요? 걱정하지 않아도 됩니다. 요즘 나오는 충전지는 아예 과충전이 되지 않도록 설계돼 생산되니까요. 참고로 오래 충전할 때는 전원을 끄는 것이 좋고, 송수신이 잘되지 않는 곳이나 진동모드, 벨소리가 클수록, 화면이 밝을수록 충전지가 빨리 닳습니다.

끝으로 오래 동안 고온에 노출되는 만큼 배터리를 냉동실에 넣어서 얼려 사용하면 성능이 좋아진다고 주장하는 분도 계신데 그러지 마시기 바랍니다. 배터리를 얼리면 기대와 달리 성능이 떨어지거나 고장날 가능성이 높습니다. 전하액이 얼어 아예 배터리를 사용하지 못할 수도 있습니다. 냉동고보다 바람이 잘 통하는 선선한 곳에 두는 것이 낫습니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr