무선충전은 고속충전에서 한 단계 더 발전한 형태다. 케이블을 기기에 꽂았다 빼지 않아도 기기 위에 올려두면 스스로 충전하게 된다. 케이블의 탈착하는 과정에서 발생할 수 있는 문제를 해결하면서도 간단히 충전할 수 있으므로 전반적인 운영 편의성이 크게 개선되는 효과를 얻는다.
선에서 해방된 스마트폰! '무선충전', 원리는?
고속충전이 배터리를 더 빠르고 효율적으로 운영하는 것을 목표로 한다면 무선 충전은 별도의 충전 케이블 없이도 간편하게 스마트 기기를 충전하는 것에 초점을 두고 개발된 것이다. 여기에는 자기유도 방식과 공진유도 방식으로 나뉘어 사용하게 되는데, 실제로는 자기유도 방식이 가장 널리 쓰이고 있다.
▲ 자기유도 방식 충전 원리. <출처: ETRI>
자기유도 방식의 무선충전은 치(qi) 규격이 널리 쓰인다. 세계무선충전협회(WPC)에서 정한 표준 규격이다. 이 방식은 1차 코일에서 만들어진 자기장이 2차 코일에 유도전류를 만들어 흘려보내는 구조가 기본적이다. 이 1차/2차 코일간 유도전류가 흐르려면 기기가 가까이 접근해야 한다. 하지만 수 mm 정도로 가까워야 한다는 아쉬움 또한 갖고 있다. 충전 속도로는 5V/1A(5W)로 충전하는 Low Power와 5V/3A(15W)로 충전하는 Medium Power 방식이 있다.
비슷한 방식으로는 PMA(Power Matters Alliance)가 있다. qi규격은 기술이 공개된 것과 달리 이 규격은 회원사에만 열려 있다. 아직 규모는 qi에 비해 작지만, 점차 세력을 넓혀가는 중이다. 방식은 동일하지만 다른 주파수를 사용하기 때문에 효율적 면에서 우위에 있다고 설명하고 있다. 충전 속도는 5V/1A(5W)와 9V/1A(9W) 두 가지가 존재한다.
▲ 자기공진 방식 충전 원리. <출처: ETRI>
자기유도 방식과 함께 경쟁하고 있는 충전 방식은 자기공진 방식이다. 구조는 크게 다르지 않다. 대신 코일간에 발생하는 자기공진 현상을 이용하게 되는데 근거리에서만 작동하는 자기유도 방식과 달리 비교적 먼 거리에서도 높은 효율로 충전이 가능하다. 하지만 설계가 어렵고 두 코일이 완전히 동일한 위치에 배치되어야 높은 효율이 나온다는 점은 단점으로 지적된다. 전자파 노출에 대한 우려도 해결해야 할 숙제다. 현재 자기공진 방식은 WiTricity, A4WP 등이 있다.
고속 또는 무선 충전에도 조건이 있다?
편하거나 빠르게 배터리 충전이 가능한 고속 및 무선 충전 기술. 하지만 모든 기기들이 이 기술을 사용할 수 있는 것은 아니다. 몇 가지 선행 조건을 충족시켜야 기술 발전의 달콤한 열매를 맛볼 수 있다. 기본적으로는 지원 기기를 보유하고 있어야 하고, 그다음으로는 충전기와 케이블 등이 해당 기술에 대응하고 있어야 완전한 성능으로 충전 가능하다.
▲ 삼성 무선 충전기에 부착된 사양표. 정격입력을 보면 5V/2A와 함께 9V/1.67A 표시가 되어 있다.
이 무선 충전기는 QC는 아니더라도 AFC에 대응하는 무선 고속충전기라는 의미다.
자신의 기기가 고속 충전에 대응하는지를 살펴보려면 충전 어댑터를 먼저 살펴보는 것이 빠르다. 충전 어댑터에는 여러 사양과 인증 로고들이 인쇄되어 있는데, 여기에는 어댑터가 전력을 받는 입력 사양과 기기에 전달하는 출력 사양이 표기된다.
눈여겨 볼 부분은 출력이다. 일반적인 구형 충전 어댑터는 5V/1A라는 표기가 되어 있는 경우가 많다. 이는 해당 기기가 5W의 전력을 기기에 전달한다는 의미. 하지만 고속충전이 가능한 기기는 다양한 전압과 전류 사양이 적혀 있음을 알 수 있다. 예로 삼성 갤럭시 노트8의 충전 어댑터는 5V/2A와 9V/1.67A 출력을 지원한다. 각각 10W와 15.03W의 전력을 충전 상태에 따라 배터리에 전달한다는 의미다.
▲ 멀티충전기의 후면에도 출력 사양이 표시되어 있다. 이 제품도 포트에 따라 고속 충전을 지원한다.
충전 어댑터 외에 충전 단자를 다수 확보한 어댑터 같은 경우도 비슷하게 사양을 확인하면 된다. 이들 어댑터 제품은 단자 사용 수에 따라 출력을 제한하기도 해서 사전에 출력 여부를 알아보는 것이 바람직하다. 최근에는 퀄컴 QC 기술에 대응하는 다(多) 포트 어댑터도 존재하므로 구매 전 확인해 보자. QC 기술 관련 로고를 확인하는 것도 방법이다.
▲ QC 기술을 사용하는데 케이블은 영향을 주지 않는다고 한다. <출처: 퀄컴코리아 블로그>
흔히 고속 충전을 위해 케이블도 해당 제품을 사용해야 하는 것 아닌가 하는 생각을 가진 이들도 존재할 수도 있다. 하지만 이 부분에 대한 걱정은 접어도 좋겠다. 케이블은 고속 충전에 큰 영향을 주지 않는 것으로 알려졌기 때문이다. 실제로 퀄컴코리아 블로그 내 고속충전 관련 질의응답에는 QC 기술 자체가 케이블에 대한 문제를 최소화하도록 설계되어 있어 케이블에 상관없이 원활한 충전이 가능하다고 언급하고 있다.
하지만 고출력 충전이 이뤄지는 경우에는 별도의 케이블이 필요한 것은 사실이다. 예로 USB-PD는 최대 20V/5A(100W)의 출력으로 배터리를 충전하게 된다. 워낙 전압과 전류량이 높아서 케이블이 이에 대응하지 못하면 문제가 발생한다. USB-PD 측도 전용 5A 전송이 가능한 케이블이 필요하다는 점을 강조하고 있는 점도 여기에 있다.
고속 충전 기술, 버전별 차이는?
고속 충전 기술의 사양과 대응 기기를 간단히 정리해 봤다. 사실 해당 제품이 QC 기술이나 USB-PD 등을 지원하더라도 국내 사정에 의해 지원하지 않는 경우도 종종 있다. 예로 국내 판매되는 갤럭시 스마트폰은 AP가 스냅드래곤이 아닌 자사가 개발한 엑시노스를 채용하고 있다. 해외에서는 스냅드래곤이 탑재되어 출시되는데 이때 해당 기기는 QC 기술에 대응한다. 그러나 국내 판매되는 제품은 QC 대응 모델이 아니다. 대신 삼성전자가 개발한 AFC(Adaptive Fast Charging) 기술에 대응한다. QC 2.0과 유사한 성능을 제공하는 것으로 알려져 있다.
대부분 기기는 QC 3.0 정도를 사용하고 있으며, 최신 애플 제품은 자사 규격의 USB-PD(애플 USB-PD) 기술을 쓴다. 전압 사용 수치에 차이가 있을 뿐, 기본적인 골격은 USB-PD와 동일하다. 이 외 최신 구글 스마트 디바이스가 USB-PD 기술에 대응한다.
무선충전 위한 아이템은?
▶ 벨킨 7.5W 부스트업 무선충전기 F7U027kr
무선 충전을 지원하는 벨킨 7.5W 부스트업 무선충전기 F7U027kr는 간편한 것은 물론 최적의 효율로 스마트폰 배터리를 채워준다. 최대 7.5W 출력을 지원하고 있어 고속충전까지는 아니더라도 표준 5W 충전기 대비 나은 성능을 보여준다. 또한 안정성에 초점을 두고 있기 때문에 고성능 무선 충전 칩셋을 채택했고 이물질 검출 회로를 통해 문제가 발생하면 즉시 전원을 차단해 불미스러운 일을 막아준다.
충전 방식은 자기유도 방식인 치(qi)를 채택하고 있다. 여기에 대응하는 스마트 기기는 물론이고 최근 이 방식을 채택하면서 무선 충전 대열에 합류한 아이폰 8/8 플러스, 아이폰 X와도 호흡을 맞추게 되었다. 경량 케이스를 장착하고도 충전 패드에 기기를 올려두면 안정적인 충전이 이뤄질 정도로 호환성까지 갖추고 있다.
벨킨 제품 자체의 품질은 보증에서도 드러난다. 기본 2년에 정품 등록하면 최대 3년까지 보증 처리가 가능하다. 이 기기로 인해 사용하던 스마트 기기에 문제가 발생된 점이 인정되면 최대 2500달러 한도 내에서 장비 보증도 이뤄진다. 놀라울 따름.
▶ 슈피겐 2코일 거치대 무선충전기 F303W
무선 충전의 장점은 편리함이지만 단점은 기기 후면과 충전 패널의 공간을 최대한 정확히 맞춰야 한다는 것이다. 위치가 틀어지면 충전이 제대로 되지 않기 때문에 주의가 필요하다. 슈피겐 2코일 거치대 무선충전기 F303W는 본체에 2개의 코일을 배치해 기기 위치가 맞지 않는 불상사를 최소화하는 데 초점을 맞춘 제품이다. 물론 이렇게 설계해도 코일 위치가 맞지 않는 제품에 대응하기 위해 높이 조절용 고무 패드도 함께 제공하고 있다.
이 제품은 QC 2.0과 QC 3.0 기술에 대응한다. 별도의 어댑터를 제공하지 않기에 QC 기술을 경험하려면 이를 지원하는 어댑터를 사용해야 된다. 이 제품은 9V/1.67A 어댑터를 권장하고 있으며, LED 점등 색상으로 QC 작동 여부를 확인할 수 있다. 작동되면 LED는 빨간색으로 점등된다. 충전은 자기유도 방식인 치(qi) 기술을 적용하고 있다.
스마트폰 과열을 막아주는 기능도 충실히 탑재됐다. 슈피겐 2코일 거치대 무선충전기 F303W에는 Safety Charging Tech가 적용되어 배터리가 일정 온도에 도달하면 5분간 대기하면서 온도를 낮춘 후 다시 충전하게 된다. 듀얼 코일 구조로 인해 가로나 세로로 사용해도 충전이 이뤄지는 점은 분명한 장점 중 하나다.
[기획기사] '스마트폰 충전' 어디까지 왔니?
3부. 나만의 스마트폰 충전기 선택 가이드
기획, 편집 / 홍석표 hongdev@danawa.com
글, 사진 / 강형석 news@danawa.com
원문보기:
http://news.danawa.com/view?boardSeq=64&listSeq=3543106&page=1#csidxd8ec5967cfcea0eba85ed968035b9d8 
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