고속충전

고속충전은 전용 충전기를 사용해서 일반 충전기보다 훨씬 빠른 속도로 충전하는 충전 방식이다.

개요

고속충전은 충전 표준(5W)보다 빠른 속도로 충전할 수 있는 것을 말한다. 빠른 충전 속도를 지원하는 기술에는 여러 가지가 있지만 해당 기술과 관련하여 업계에서 표준으로 인정되는 적절한 설명은 제공되지 않고 있다. 그뿐 아니라, 자사 제품이 빠른 충전 속도를 제공한다고 주장하는 제조 업체는 많지만 실제로는 표준 속도인 5W로만 충전이 가능한 경우도 있다. 충전과 관련된 기본 구성 요소는 전류, 전압 및 전력량이다. 전류는 배터리에서 휴대폰이나 기타 연결된 장치로 전송되는 전기의 양이고, 전압은 전류의 속도 및 강도이다. 그리고 전력량은 전류에 전압을 곱한 값이다. 이러한 각 구성 요소는 급수 호스의 개별 요소와 비슷하다. 전류는 호스의 폭, 전압은 수압, 그리고 전력량은 호스에서 방출되는 물의 양이라고 할 수 있겠다. 유에스비 충전 전압은 버전이나 연결 기기에 상관없이 5V로 일정하며 유에스비 2.0 기준 기본 0.5W에 연결되는 기기가 필요로 하는 전류에 따라 최대 2.5W까지 조절된다. 유에스비 3.0 기준으로는 4.5W, 유에스비 gen2x2 기준 1.5A까지 최대 출력이 지원되지만, 7.5W밖에 되지 않아 고속충전이 필요한 기기에 적합하지 않다. 각종 모바일 기기들이 고성능화, 고용량화됨에 따라, 유에스비 자체 충전 성능의 부족함을 느낀 여러 AP 제조사 혹은 완제품 제조사 등에서 각자의 충전 규격을 내세워 고속충전의 시대를 열었다. 대표적으로 퀄컴(Qualcomm)의 퀵차지(Quick Charge) 기술이 있다. 이 외에 애플(Apple) 규격의 유에스비-PD(USB Power Delivery)와 삼성전자㈜(Samsung)의 AFC(Adaptive Fast Charging), 에이수스(ASUS)의 부스트 마스터(Boost Master), 중국 스마트폰 기업인 오포(Oppo)의 VOOC(Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging) 등이 있다.

방법

고속충전 과정을 시작하려면 적절한 장비가 필요하다. 스마트폰, 태블릿, 노트북, 기타 장치 등에서 모두 같은 고속충전 표준을 사용해야 한다. 케이블 역시 장치와 충전기에 사용하는 고속충전 표준과 호환되어야 하는 경우도 있다. 휴대폰, 노트북 또는 기타 장치와 호환되는 고속충전 표준이 적용된 충전기와 케이블을 준비한 후 충전기 혹은 케이블의 최대 충전 속도를 잘 확인한다. 예를 들어 최대 충전 속도가 18W인 스마트폰에 27W 충전기를 사용하는 경우, 휴대폰은 18W로 충전된다.

표준 기술

퀵차지

퀵차지는 전 세계적으로 가장 많이 보급되는 퀄컴의 규격이기 때문에 암묵적인 고속충전의 공식 구격이라고 할 수 있다. 퀵차지 1.0은 5V 2A, 최대 10W의 출력으로 기기를 충전한다. 오래 전부터 최신 기기에는 사용하지 않는 구격이지만 5V 2A는 아직도 고속충전기 또는 고속충전 보조배터리를 자처하는 저가형 제품들에 많이 적용되고 있는 스펙이다. 퀵차지 2.0은 5V 2A, 9V 1.8A, 12V 1.5A의 세 단계로 출력이 조절되며 최대 18W 출력으로 충전할 수 있다. 퀵차지 3.0은 3.6~6.5V 3A, 6.5~9V 2A, 9~12V 1.5A로 성능표에 표시되며 최대 18W로 퀵차지 2.0과 최대 출력은 동일하지만, 계단식으로 조절되는 퀵차지 2.0과 달리 출력이 선형으로 조절된다. 퀵차지 2.0보다 정밀하게 충전 전력을 조절하여 기기가 필요로 하는 전력을 공급하므로, 출력 효율이 높고 체감 성능이 빠르며 충전하는 기기의 수명에도 좋은 영향을 준다. 퀵차지 5.0은 스마트폰 상에서 100W 이상의 전력을 지원하며, 5분만에 방전 상태에서 50%까지 충전할 수 있다. 또한, 퀄컴 배터리 세이버(Qualcomm Battery Saver)와 신규 퀄컴 스마트 어댑터 기능(Qualcomm Smart Identification of Adapter Capabilities)의 식별 기술이 탑재돼 있다. 이를 통해 최상의 효율성을 제공하고, 사용자가 기기의 배터리 수명을 연장할 수 있다.퀵차지 5.0은 이전 버전 퀵차지 4에 비해 70% 이상 향상된 효율성을 자랑하며, 1세대인 퀵차지 1에 비해 10배 높은 전력 공급을 제공한다. 또한, 자동차 어댑터에서 도킹 스테이션에 이르기까지 1200개 이상의 모바일 기기, 액세서리와 제어기에 적용 가능한 고속충전 방식으로 핸드셋과 노트북 충전 생태계를 통합한다. 기존 단말기와도 호환되며, USB-PD와 타입 C 기술의 장점을 채택해 미래 안드로이드 요구사항도 충족할 예정이다. 퀵차지 5.0은 스냅드래곤 865와 865+를 비롯한 향후 선보일 프리미엄 고급 스냅드래곤 모바일 플랫폼에서 지원된다. 퀵차지 5.0은 퀵차지 4.0보다 최대 4배나 빨라진 충전 속도를 지원할 뿐만 아니라 철저한 최대치의 안전 장치도 적용되어 있다. 퀵차지 5.0는 유에스비 입력 25V 과전압 보호 및 30V 이상의 외부 전원 제어 장치를 비롯해 12개의 개별 전압, 전류 및 온도 보호 기능을 탑재하고 있다. 구동 시 온도는 퀵차지 4.0 대비 10℃ 더 낮다. 퀵차지 5.0은 듀얼 / 삼중(Dual/Triple) 충전 기술, 입력 전압 조절 기능, 지능형 최적 전압 관리 4(INOV4) 기능을 적용해 전력 전송 효율을 극대화하고, 안전성은 강화하며 사용자 기기의 배터리 수명을 연장해 준다.

유에스비 PD

유에스비 PD(USB Power Delivery)는 유에스비 타입-C를 이용하여 최대 100W까지 전력 공급이 가능한 고속충전 기술이다. 2.0과 3.0 규격이 사용되고 있으며, 충전 성능은 5V 3A(15W), 9V 3A(27W), 15V 3A(45W), 20V 5A(100W) 네 가지로 구분된다. 유에스비 PD 충전을 위해서는 이를 지원하는 C to C 케이블이 필요하다. 케이블도 허용 전압과 전류 값이 다르기 때문에 사용하려는 충전기 및 충전 기기에 맞는 케이블을 구매해야 한다.

오해와 진실

간혹 고속충전기 사용이 배터리에 악영향을 주지 않을까 우려하는 사람들이 있다. 하지만 고속충전기 사용이 휴대폰 배터리에 장기적인 악영향을 주진 않는다. 일반적인 휴대폰 충전기는 5W나 10W 정도의 출력을 갖는다. 고속충전기는 8배 이상까지 출력을 늘릴 수 있다. 아이폰 11 프로와 프로맥스는 18W 고속충전기를 제공하고, 갤럭시노트10과 노트10 플러스는 25W 고속충전기를 제공한다. 삼성전자는 45W 고속충전기를 별도로 판매할 계획이기도 하다. 고속 충전은 2단계로 이뤄진다. 첫 단계는 처음 10분, 15분 혹은 30분 동안 50~70%까지 전력을 충전한다. 첫 단계 중 배터리는 수명에 악영향을 받지 않고 빠르게 전기를 충전할 수 있다. 삼성전자는 45W 충전기 사용시 방전 상태에서 70% 충전까지 30분 걸린다고 설명한다. 애플은 아이폰11프로를 50% 충전하는데 고속충전기로 30분 걸린다고 한다. 두 번째 단계에서 휴대폰은 충전 속도를 늦춘다. 70~80% 충전된 이후 충전 속도를 줄이거나 배터리를 손상시킬 수 있는 충전 절차를 관리한다. 아이픽스잇(iFixit)의 엔지니어는 배터리를 스펀지로 비유한다. 완전히 마른 스펀지는 처음 물에 닿을 때 빠르게 수분을 흡수한다. 배터리 고속 충전 단계도 이와 같다. 스펀지는 시간이 흐를수록 적은 물을 흡수한다. 흡수되지 못한 물은 물방울로 스펀지 표면에 맺힌다. 배터리의 경우 충전되지 못한 잔여 전력이 나쁜 영향을 줄 수 있다. 그러나 휴대폰의 배터리 관리 시스템이 단계별로 충전 속도를 조절하기 때문에 그 충격은 최소화된다. 완충을 앞둔 휴대폰이 100%에 이르기까지 마지막 단계에서 10분 이상 걸리는 것은 이것으로 설명된다.

참고자료

• 〈고속충전〉, 《벨킨》
• 김우용 기자, 〈고속충전 쓰면 휴대폰 배터리에 벌어지는 일〉, 《지디넷코리아》, 2019-12-26
• SuperRich, 〈고속 충전 규격 용어 정리 - QC 2.0 3.0 ( 차지), AFC, SFC, USB PD, PPS 등. 충전기 / 보조 배터리 선택 요령〉, 《티스토리》, 2020-05-31
• 배유미 기자, 〈퀄컴, 5분만에 50% 충전하는 퀵차지 5 공개〉, 《테크노월드》, 2020-07-28
• 퀄컴 코리아, 〈세계에서 가장 빠른 상업용 충전 솔루션, 퀄컴 퀵차지 5 (Quick Charge 5)〉, 《네이버 블로그》, 2020-07-28
• 강형석 기자, 〈'스마트폰 충전' 어디까지 왔니? - 1부 충전의 역사와 고속충전의 원리〉, 《다나와》, 2021-03-11

같이 보기

• 급속충전
• 완속충전
• 저속충전
• 충전소

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