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스마트폰 아침에 충전했는데, 20%만 남았다고? 목록

조회 : 1710 | 2013-09-25

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   최신 LTE폰을 비롯해 스마트폰이 나오면서 배터리 용량도 커지고 있지만, 사용량을 따라가지 못해 항상 전원을 꽂아놓고 있어야 하는 상황이 벌어지고 있다. 더군다나 항상 전원을 꽂아놓고 있다보니 내 스마트폰 배터리 수명이 얼마나 남은지 알 수도 없다.

 

  스마트폰과 노트북, 전기자동차 등에는 충전으로 반영구적으로 쓸 수 있는 '2차 전지'가 필수적으로 들어가는데, 이 부품의 수명을 알려주는 알고리즘이 개발돼 주목받고 있다.

 

  한국기술교육대 전기전자통신공학부 노대석 교수팀은 온도를 고려해 보정한 배터리의 비중값을 이용해 자동차에 쓰이는 2차전지의 수명을 더 정확히 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 '한국산학기술학회지'에 발표했다.

 

  2차 전지의 수명을 예측할 때는 방전심도(DOD·Depth of discharge)의 사이클 횟수를 기준으로 한다. 방전심도는 배터리의 용량을 어느정도 사용하였는가를 나타내는 것으로, 완전 방전 상태를 100%로 나타낸다.

 

  완전 충전 상태는 배터리 설계에 따라 다르지만, 완전 방전과 충전 상태를 한 번씩 반복했을 때를 1사이클이라고 하는데 자동차의 경우 1000~1500 사이클 반복됐으면 수명이 다 됐다고 본다. 문제는 이 사이클을 정확하게 측정하기 어렵다는 것. 현재의 충·방전상태나 충전 후 방치시간, 주위의 온도 같은 다양한 요인에 의해 오차가 발생하기 때문이다.

 

  이에 연구팀은 온도를 고려한 배터리의 비중을 이용한 새로운 수명 예측법을 제시했다. 완전 방전 상태와 완전 충전 상태의 비중을 측정한 후 그 값을 더하며 사이클 수를 늘려가는 알고리즘을 개발한 것이다.

 

 연구팀은 배터리의 비중을 섭씨 20도일 때 값으로 변환해 사용했다. 비중이 어떤 물질의 질량과 이것과 같은 부피를 가진 표준 물질의 질량과의 비를 나타낸 개념으로 온도에 따라 값이 변하는 것을 반영하고 있기 때문이다.

 

  연구팀은 비중값이 증가하는 상태라면 충전 중으로, 감소하는 상태라면 방전 중으로 판단하는 알고리즘을 구성했다. 그리고 각각의 상태에서 비중값을 각각 더하도록 했다. '충전 비중 누적값'과 '방전 비중 누적값'을 기록한 것이다.

 

  연구팀은 완전 충전 상태와 완전 방전 상태의 비중 차이를 기준으로 충전 비중 누적값과 방전 비중 누적값을 비교했다. 충전 비중 누적값이 기준값에 이르면 '충전 사이클'을, 방전 비중 누적값이 기준값에 이르면 '방전 사이클'을 각각 1회씩 늘렸다. 그리고 충전 사이클과 방전 사이클이 모두 1회씩 늘면 그제야 1사이클이 늘었다고 기록했다.

 

  실제로 연구팀은 이번 수명예측 알고리즘으로 자동차에 쓰이는 2차전지 중 하나인 연축전지의 수명을 예측한 결과 기존 방법보다 200W로 방전시킨 경우 14%, 180W로 방전시킨 경우 17%나 오차율이 감소했다고 밝혔다.

 

  연구를 이끈 노 교수는 "2차전지의 효율적인 운용을 위한 다양한 기술 등이 요구되고 있다"며 "이번 알고리즘으로 정확한 연축전지의 상태감시 및 수명예측에 대한 결과를 얻을 수 있었다"고 밝혔다.

 

최새미 기자 saemi@donga.com

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