스마트폰, 타블렛 충전기(어뎁터)와 충전속도에 대한 지식 정리

스마트폰과 타블렛 등 모바일 디바이스들의 발달로 점점 베터리 용량이 늘어나고 사용시간도 많아지면서 빠르고 안전한 충전에 대한 관심도가 높아졌다고 생각한다. 다양한 써드파티 충전 어뎁터들이 쏟아져 나오고, 있고 한 가정내 사무실내 모바일 디바이스의 개수도 많아지면서 디바이스간에 충전 어뎁터나 케이블의 혼용이 필연적이다. 이런 상황에서 어떤 충전기(어뎁터)를 사용해야 제대로 충전할 수 있는지 잘 정리해둘 필요가 있다고 생각하여 이 포스팅을 작성한다. 

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충전기에 출력과 진정한 충전기는 충전 어뎁터가 아닌 기기 내부에 있음에 대한 이해

1. 우리가 충전기라고 부르는 Power adapter는 사실상 진정한 의미의 충전기(charger)가 아니다. charger는 모든 기기의 내부에 존재한다. 충전 어뎁터의 출력 표기는 그 어뎁터가 110~220 V 콘센트의 요동치는(fluctuation) 교류 전류를 직류로 변환하여 일정한 특정 전압(V)으로 전류를 몇 A까지 보낼 수 있는지를 나타낼 뿐이다. 따라서 어떤 기기에 12W(5 V x 2.4 A)짜리 어뎁터를 이용하여 선을 연결해서 충전한다고해서 그 기기가 12W, 2.4 A로 받아서 충전한다는 보장은 없다. 이는 어뎁터가 최대 2.4 A까지 보낼 수 있다는 것을 의미하는 것이지 얼만큼의 전류를 받아서 충전할지는 각각의 기기 스스로 결정하는 것이다(진정한 charger는 기기 내부에 있다.) 
2. 기기 내부의 charger가 원하는 최대의 출력과 같거나 그보다 높은 출력을 지원하는 어뎁터를 사용해야 기기가 최적의 속도로 충전된다. 2A까지 받아낼 수 있는 charger를 가진 기기에 1A 사양의 어뎁터를 이용하여 충전하면 느리게 충전된다.

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전류(A)와 전압(V), 출력(W)과의 관계에 대한 이해

중학교 때 배운 공식이다.

W(출력) = A(전류) x V(전압) 

복잡한 수과학 얘기를 하자는 것은 아니고 최소한 이것만 기억하면 이해할 수 있다. 전기가 물의 흐름이라고 생각하면 전압은 물의 높이로 물이가지는 에너지이고 전류는 물의 양이된다. 전압이 높은 어뎁터는 더 높은 곳에서 물을 떨어뜨리게 하는 것이고 전류가 높은 어뎁터는 더 넓은 수로를 제공하는 것이다. 

전류(A)와 전압(V)의 곱으로 W가 만들어지고 이게 곧 에너지이므로 충전 속도를 결정하는 본질은 W이다.

각각의 전자기기가 원하는 정격 전압이 있다. 적어도 전기의 전압은 맞춰서 받아야 전자기기에 탈이 없다. 스마트폰이 5V 전압의 입력으로 디자인된 기기라면 5V 출력의 어뎁터를 사용해야한다. 삼성고속충전이나 퀄컴퀵차지와 같은 고속 충전 기술은 일단 제외하고(나중에 다른 포스팅에서 설명한다.) 고속 충전기술이 따로 없는 아이폰을 포함한 대부분의 스마트폰은 현재 5V 규격이 정격 전압이다. 그래서 전압이 5V로 모두 비슷하므로 어뎁터 구입할 때 전류(A)만 보고 1.0인지 2.0인지, 2.4인지 보고 구입하면 그게 곧 어뎁터가 지원 가능한 충전 속도를 의미한다고 볼 수도 있는 것이다(고속 충전기술이 적용 된 것들은 예외임).

이에 대한 사실을 확인해보면 다나와(www.danawa.com)에서 충전 어뎁터를 검색해봐도 알 수 있는데

위와 같이 출력 전류 (A)는 다양하지만 출력 전압은 (5V)로 동일한 것을 발견할 수 있다. 스마트폰이 받아들이는 정격 전압이 대략 5V 근처로 설정되어 있기 때문에 대부분 5V로 출시된다. 그리고 전압에서 1미만의 차이는 무시하여도 될 정도이다.

아이폰과 아이패드에 제품에 써있는 입력 정격 전압을 살펴보자.

아이폰 6S에 입력 전압 5V로 표기되어 있다. 

아이패드에도 정격전압 5.2 V로 표시되어 있다. 

나온지 오래된 갤럭시 노트4의 베터리에 4.4 V로 써있다. 역시 대강 5 V로 충전된다.

모두 고속 충전을 따로 지원하지 않는 기기들이었고 다들 5 V근처의 전압으로 입력을 필요로한다(1V 미만의 전압 차이는 의이 없는 것으로 봐도 무방)

애플 어뎁터를 가지고 좀더 알아보도록 하자. 애플 IOS 기기는 따로 고속 충전 기술을 지원하지 않는데 (퀄컴퀵차지 어뎁터에 연결하든 삼성고속충전 어뎁터에 연결하든 추가적인 이득은 없음) 충전 어뎁터의 출력을 잘 확인해보면 유용하다. 이제 아래의 두 어뎁터를 예로 설명을 해보겠다.

모두 애플매장 또는 리셀러 매장에서 구입 가능한 애플 정품 어뎁터이다. 좌측은 아이패드 구입시 기본 제공되는 어뎁터이며, 우측은 아이폰 구입시 기본 제공되는 어뎁터이다. 어뎁터에 써있는 글씨를 잘 읽어보면 지원 출력을 알 수 있다(그런데 매우 보기 힘들게 회색으로 연하게 써있다.)

아이패드 기본제공 어뎁터는 5.2 V x 2.4 A = 12.48 W (대충 12 W이므로 12W라고 써있다.)의 출력까지 지원하는 어뎁터이다. 

아이폰 기본제공 어뎁터는 5V x 1A = 5W 까지의 출력을 지원하는 어뎁터이다.

둘이 전압(V)은 앞서 설명한대로 유사하고 아이패드가 2.4배 정도 더 높은 전류(1A vs 2.4 A)를 지원하므로 아이패드 기본제공 어뎁터의 출력이 5W 대비 12로 2.4배 더 높은 것이다. 따라서 이론적으로 아이패드 기본제공 어뎁터는 아이폰 기본제공 어뎁터에 비해 2.4배 더 빠른 충전이 가능할 수도 있다는 생각까지 도달할 수 있다. 그러나 앞서 말했듯 up to 2.4배의 출력까지 보낼 수 있다는 의미이지, 충전은 기기내부에서 결정하므로(이건 어뎁터이지 진정한 charger아 아님) 아이패드에 아이폰 어뎁터 사용시 느리게 충전될 수 있으나, 아이폰에 아이패드 어뎁터 끼운다고 2배 빠르게 충전되는 것은 아니다(아이폰을 아이패드 어뎁터에 연결시에 실제로 빠르게 충전되는지에 대해서는 다른 포스팅에서 따로 정리하도록 하겠다.).

정리하면 고속 충전기술을 따로 지원하지 않는 모바일 기기들의 정격 전압은 5V이므로 5V근처의 어뎁터를 사용해야하며, 써드파티를 포함하여 이미 대부분의 구입가능한 스마트폰 충전 어뎁터들은 5V 근처에서 출시되므로 전압은 크게 신경쓸 필요가 없다. 

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포스트를 작성하면서 나도 개인적으로 습득하고 정리해보는 계기가되었다. 충전 어뎁터의 출력의 개념에 대해서 잘 이해했다면 사실 진정한 charger는 각각의 기기 내부에 있는 것이므로 기기 내부에 있는 charger가 받아들일 수 있는 최대 출력을 제조사에서 공개해주면 깔끔하게 어떤 어뎁터를 이용해야될지 알 수 있을 것인데 이에 대한 정보는 공개가 잘 되지 않는 것 같다. 여기서부터 소비자들의 혼란이 시작된다고 생각한다. 예를 들어 기기가  5W (5V x 1A)까지밖에 못 받아들인다면 굳이 10W (5V x 2A) 출력의 어뎁터를 구입할 필요가 없는 것인데 이걸 제조사에서 알려주지 않는다. 전세계 사람들이 가장 많이 이용하는 스마트폰 중에 하나인 아이폰 조차 입력 가능한 어뎁터의 최대 출력이 공개되어 있지않다(위 사진에 보듯 아이폰 6S기기 자체에 5V - 1A로 표기되어 있지만 실제로 실험해보면 10W까지 충전 가능하다. 다른포스팅 참고) 또한 기기 내부에서 받아들일 양을 결정하므로 과연 어뎁터의 허용 출력이 넘치더라도 얼마나 안전하게 기기 내부의 charger가 원하는 만큼의 일정한 직류 전류를 보낼 수 있는지도 중요한데 이에 대해서도 명확히 알기는 힘들다. 하지만 내가 수일간 검색해본 결과 어뎁터가 기기가 허용가능한 최대 출력보다 높은 출력을 지원한다고해서 기기가 과부하가 걸리는 일은 우려하지 않아도 된다는 것이 대부분의 의견이다. 최근 쓸만한 어뎁터들은 대부분 출력이 12W, 2.0~2.4 A정도를 지원하는데 이 출력의 어뎁터를 사용한다면 적어도 어느 기기에 사용하든 출력이 과해서 문제되는 일은 없을 것으로 추정된다. 대신 해외 유명 블로거의 리뷰를 보면 어뎁터의 제조사마다 전원 공급의 질에 차이가 있는 것에 대한 리뷰가 있다 (http://www.righto.com/2012/10/a-dozen-usb-chargers-in-lab-apple-is.html#links). 

추가적으로 IT 동아의 기사들의 질이 꽤 좋은데 거기서 충전 전류, 전압과 관계에 대해서 정리된 기사가 하나 있어 여기에 링크를 남기므로 필요한 사람은 한 번 이 포스팅과 함께 읽어보면 도움이 될 것이다.

본 포스팅에서 다루지 않은 고속충전에 대한 설명은 아래의 포스팅을 통해 따로 정리하겠다.

http://evidencebased.tistory.com/25