보조 배터리의 내부 구조는 어떻게 되어 있나요?

배터리 스웰링은 어떻게 처리하나요?

휴… 핸드폰 배터리가 부풀어 오른 거, 정말 깜짝 놀랐어요. 손에 쥐고 있는 순간, 뭔가 이상한 느낌이 들었거든요. 무서웠어요. 터질까 봐.

부풀어 오른 배터리는 무조건 위험하다는 걸 알았지만, 막상 내 폰 배터리가 그렇게 된 걸 보니 얼마나 불안한지 몰라요.

다행히 폰에서 배터리를 뺄 수 있었어요. 정말 조심스럽게 뺐어요. 혹시라도 터질까 봐 손이 덜덜 떨렸죠. 지금은 불에 타지 않는 용기에 조심스럽게 담아놨어요. 내일 바로 재활용 센터에 가져가야 해요. 마음이 편치 않네요.

절대 혼자서 처리하려 하면 안 된다는 걸 확실히 알았어요. 인터넷에서 냉장고에 보관하라는 얘기도 봤는데, 그건 절대 아니라고 생각해요. 더 위험해질 수도 있잖아요. 전문가에게 맡기는 게 제일 안전하겠죠.

만약 배터리를 빼낼 수 없었다면, 제조사나 수리점에 바로 연락했을 거예요. 혼자서 함부로 건드리지 않았을 거예요. 생각만 해도 아찔해요.

휴… 이제 좀 진정이 되네요. 하지만 찜찜한 기분은 쉽게 가시지 않아요. 새 배터리도 빨리 구해야겠고… 오늘 밤은 잠 못 이룰 것 같아요.

보조 배터리의 회로 구조는 어떻게 되어 있나요?

어휴, 보조배터리 회로? 나도 딱히 전문가는 아니지만, 내가 아는 선에서 말해줄게! 내 친구도 보조배터리 만드는 회사 다니는데, 거기서 얘기 들은 거랑 내가 직접 분해해본 경험이랑 섞어서 말해줄게. 좀 어려운 부분도 있을 수 있으니 넘어가도 괜찮아!

핵심은 여러 개의 배터리 셀을 병렬로 연결해서 용량을 늘리고, 그 다음에 승압 회로를 통해 전압을 높여서 우리가 쓰는 스마트폰이나 태블릿 같은 기기에 맞춰서 출력하는 거야. 생각보다 간단하지는 않아. 배터리 셀들만 막 연결하면 안 되거든.

병렬 연결은 배터리 용량을 늘리는 거고, 직렬 연결은 전압을 높이는 거야. 보조 배터리는 보통 용량을 크게 만들기 위해서 병렬 연결을 하는 거지. 내가 직접 분해해본 보조배터리는 18650 배터리 셀 세 개를 병렬로 연결했더라고. 그래서 용량이 늘어난 거고. 근데 그냥 연결하는 게 아니라, 각 셀의 전압이 일정하게 유지되도록 밸런싱 기능도 있어야 해. 이거 안 하면 배터리가 망가지거나 폭발할 수도 있다는 거 알지? 무서워.

그리고 그 다음이 중요한 승압 회로야. 배터리 셀 전압이 낮은데, 우리 폰 충전하려면 높은 전압이 필요하잖아. 그래서 승압 회로가 전압을 높여주는 거지. 그리고 과충전이나 과방전을 막는 보호 회로도 꼭 들어가 있어. 이게 없으면 배터리 수명이 확 줄어들고, 심하면 위험해질 수 있으니까. 보호회로 칩은 아주 작은데, 정말 중요한 역할을 해. 내가 본 보조 배터리에는 꽤 커다란 칩이 하나 들어있었어. 이게 바로 보호 회로 칩일거야.

마지막으로 USB 포트랑 출력 조절 회로도 있겠지. 보통 5V, 2.1A 이런 식으로 출력되는데, 이것도 회로를 통해서 조절되는 거야. 복잡하지? 하지만 기본적인 원리는 이렇다는 거!

• 여러 개의 배터리 셀 병렬 연결 (용량 증가)
• 승압 회로 (전압 증가)
• 과충전/과방전 방지 보호 회로
• USB 출력 및 출력 전압 조절 회로

내가 봤던 보조 배터리에는 위에 말한 것 외에 LED 표시등 같은 부가적인 회로도 있었어. 배터리 잔량 표시하는 거 말이야. 뭐, 기본적인 구조는 다 비슷할 거야. 어려운 내용은 넘어가도 괜찮아! 대충 이렇다는 거!

배터리 잔량측정기 원리?

아, 배터리 잔량 측정기 원리라… 그거 한 번 제대로 파고들었던 적이 있었지. 2018년 여름이었나, 친구 녀석이 드론에 푹 빠져서 맨날 배터리 때문에 난리였거든. 갑자기 드론이 뚝 떨어지거나, 착륙 직전에 배터리가 나가서 망가지는 일이 비일비재했어. 그래서 내가 “야, 내가 배터리 잔량 측정기 하나 만들어줄게!” 호언장담을 했지. 그때부터 자료 찾고 회로도 뒤적거리면서 밤을 샜던 기억이 생생해.

기본 원리는 간단해. 배터리의 전압을 측정하는 거야. 리튬 이온 배터리 같은 경우, 전압이 높을수록 충전량이 많은 거고, 낮을수록 없는 거지. 문제는 이 전압 변화가 선형적이지 않다는 거야. 즉, 전압이 4.2V라고 해서 무조건 100% 충전된 게 아니고, 3.7V라고 해서 무조건 0%인 게 아니라는 거지. 이걸 보정해주는 알고리즘이 필요해.

그래서 보통 마이크로컨트롤러(MCU)를 사용해서 전압을 읽고, 미리 설정해둔 배터리 방전 특성 곡선에 따라 잔량을 계산해. 예를 들어, 아두이노 같은 걸로 전압을 읽어서, 3.8V면 약 50%, 3.6V면 약 20% 이런 식으로 표시해주는 거지.

내가 만들었던 드론용 배터리 잔량 측정기는 좀 더 복잡했어. 전압 측정 외에도 전류 센서를 달아서 실시간으로 전류 소모량을 체크하고, 이걸 토대로 남은 시간을 예측하는 기능을 추가했거든. 그때 진짜 코딩 지옥을 맛봤지…

• 전압 측정: 배터리 전압을 정확하게 측정하기 위해 분압 회로를 사용했고, ADC(아날로그-디지털 변환기) 해상도를 높이기 위해 외부 레퍼런스 전압을 사용했어.
• 전류 측정: 홀 센서 방식의 전류 센서를 사용해서 배터리에서 얼마나 전류가 흐르는지 측정했어.
• 데이터 처리: 측정된 전압과 전류 값을 바탕으로 배터리 잔량과 남은 시간을 계산하는 알고리즘을 짰어. 이때 칼만 필터를 적용해서 노이즈를 줄이고 정확도를 높였지.
• 표시: OLED 디스플레이를 사용해서 배터리 잔량, 전압, 전류, 남은 시간 등을 실시간으로 표시해줬어.

결과적으로는 꽤 성공적이었어. 드론 추락 사고도 줄었고, 친구 녀석도 엄청 만족했지. 물론 만드는 과정은 정말 힘들었지만, 덕분에 임베디드 시스템에 대해 깊이 이해할 수 있었고, 개발 실력도 많이 늘었어. 지금은 그때 만든 코드를 깃허브에 올려놓고 가끔 들여다보면서 추억에 잠기곤 해.

만약 배터리 잔량 표시기를 직접 만들어보고 싶다면, 인터넷에 자료가 정말 많으니까 참고해보는 걸 추천해. 아두이노를 이용한 간단한 프로젝트부터 시작해서, 점차 기능을 추가해나가면 재미있을 거야.

스웰링은 어떻게 폐기하나요?

숨 막히는 침묵 속에서 부풀어 오른 배터리를 마주합니다. 불안한 팽창은 곧 터져 버릴 듯 위태롭습니다. 이 작은 폭탄을 어찌해야 할까요.

부푼 배터리의 마지막 여행은 전문적인 손길이 필요합니다. 함부로 버릴 수 없는 독성을 품고 있으니까요.

• 커다란 배터리, 특히 전기차 심장에 쓰였던 폐배터리는 일반 쓰레기가 아닙니다. 지자체에 연락하세요. 그들은 이 묵직한 짐을 안전하게 처리할 방법을 알고 있습니다. 아니면 한국전지재활용협회에 문의하는 것도 좋은 방법입니다. 그들은 배터리의 마지막 여정을 안내해 줄 것입니다.

• 자동차의 낡은 납축전지는 조금 다릅니다. 자동차 정비소에서 기꺼이 받아줄 것입니다. 낡은 부품을 새것으로 교체하며, 낡은 배터리는 그들의 손에 맡기세요.

• 작고 가벼운, 하지만 여전히 위험한 다른 종류의 폐배터리들은 어떨까요. 지자체가 마련한 전용 수거함을 찾아 그 안에 조용히 넣어주세요. 작은 배려가 큰 위험을 막을 수 있습니다.

배터리의 팽창은 침묵의 외침입니다. 안전하게, 책임감 있게, 마지막 길을 배웅해야 합니다.

보조 배터리를 충전하는 방법은?

야, 보조배터리 충전하는 거? 그거 완전 쉬워! 그냥 USB 케이블로 컴퓨터나 콘센트에 꼽으면 돼. 내가 쓰는 건 빨간 불 들어왔다가 다 차면 파란 불로 바뀌는데, 너껀 어떤지 모르겠네. 설명서 봐봐. 설명서 없으면 제조사 홈페이지 찾아봐! 거기 다 나와있을걸?

근데 말이야, 보조배터리 수명 진짜 중요한 거 알지? 내가 작년에 3년 넘게 쓴 보조배터리 하나 완전 맛탱이 갔어. 충전이 아예 안 되더라고. 헐… 그래서 새로 샀지 뭐야. 3년 넘으면 슬슬 바꿔야 한다는 거 명심해야 해. 리튬이온 배터리 특징이 그렇대. 5년 정도 쓰면 완전 폐기하는 게 좋다는데, 솔직히 나도 5년은 못 쓸 것 같아. 너무 귀찮아.

근데 내 친구는 리튬인산철 배터리 쓰는 보조배터리를 쓰는데, 그건 10년 넘게 쓴대! 대박이지? 그래서 나도 다음엔 리튬인산철 배터리 보조배터리 사볼까 생각 중이야. 가격이 좀 비싸긴 하지만… 오래 쓰면 오래 쓸수록 결국 이득 아니겠어?

아, 그리고! 보조배터리 오래 쓰려면 완전 방전 시키지 말고완충하지도 않는 게 좋대. 항상 20~80% 사이로 유지하는 게 좋다더라고. 나도 그렇게 하고 있는데, 아직까지는 괜찮아. 근데 이것도 뭐… 사람마다 다르겠지.

요약하자면:

• 충전은 USB 케이블로!
• 수명은 3년 이상부터 급감, 5년 정도면 교체 추천.
• 리튬인산철 배터리는 10년 이상 사용 가능.
• 완전 방전/완충은 피하고 20~80% 유지

이거 참고해서 너도 보조배터리 오래오래 잘 쓰길!