무선충전의 종류는? 요즘은 몇 W까지 지원하나?

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구글이 조만간 공개할 차세대 무선충전기는 전작보다 빠른 속도를 보일 것으로 예상된다. 9to5Google은 최근 배포된 안드로이드 12 베타 펌웨어의 내부 코드에서 무선충전기에 내장된 쿨링 팬의 속도를 조절하는 구문이 발견됐다고 보도했다.

안드로이드 12 베타 펌웨어에서 발견된 팬 프로필 기능 (출처 : 9to5Google)

통상 무선충전 속도는 충전 전력(와트, W)이 기준이 된다. 최근 대부분의 스마트폰은 10~15W 정도의 무선충전을 지원하며, 수십 W 충전을 지원하는 규격도 있다. 10W 이하의 무선충전기는 발열에 신경 쓸 필요는 없다. 하지만 고출력 무선충전기는 열이 많이 발생한다. 이 때문에 쿨링 팬을 탑재하는 경우도 있다.

무선충전기의 팬 속도를 단계별로 조절하는 코드로 미루어 보아 픽셀6 시리즈가 15W 이상 고속 무선충전을 지원할 확률이 높다고 풀이할 수 있다. 코드네임 ‘럭셔리라이너’라는 구글 무선충전 스탠드의 존재가 발견된 것도 비슷한 시기다. 즉, 구글의 신형 무선충전기는 쿨링 팬을 탑재하고 고속 무선충전을 지원할 것으로 보인다.

많은 스마트폰 제조사가 유선뿐만 아니라 무선충전 속도를 안정적으로 끌어올리기 위해 기술 개발에 여념이 없다. 이번 포스팅에서는 무선충전은 어떤 방식이 있고, 제조사별 충전 속도는 어느 정도인지 알아보겠다.

◆ qi 규격으로 보편화된 전자기 유도 방식

무선충전 방식은 크게 유도 방식과 공진 방식으로 나뉜다.

유도 방식은 시중에 유통되는 대부분의 무선충전기가 사용하는 방식으로, 전자기 유도 원리가 적용돼있다. 무선충전기 위에 충전할 기기를 올리면 충전기 내부의 송신 코일이 이를 감지하고, 전자가 코일을 따라 움직이기 시작한다.

코일에 전기가 흐르면 전자기 유도 원리에 따라 기기에 내장된 수신 코일에도 전자가 흐르며 전기가 발생한다. 이 전기로 배터리를 충전하는 원리다.

유도 방식 무선충전의 단점은 거리다. 송신 코일과 수신 코일이 가까이 붙어있어야 한다. 무선충전 기술이 개발된 초기에는 코일 간 거리가 4mm 이상 떨어지면 효율이 급감하고 발열이 증가했지만 지금은 제품에 따라 8mm 정도까지는 인식이 가능한 상황이다. 그래도 여전히 거리 제약은 심한 편이다.

송수신 코일의 중심축이 일치해야 최대 효율이 나온다는 단점도 있다. 코일 위치가 서로 어긋나면 충전이 잘 되지 않을 수 있어 기기를 놓는 위치에 신경 써야 한다. 최근에는 송신 코일을 여러 개 내장한 무선충전기가 출시돼 이 제약을 상당히 줄였다.

현재 유도 방식 무선충전의 선두 주자는 qi(치)라고 불리는 규격이다. qi 규격은 현재 가장 대중적인 무선충전 규격으로, 갤럭시와 아이폰은 물론 무선충전을 지원하는 스마트폰과 웨어러블 등 모바일 기기 대부분에 적용됐다. 충전 속도는 프로필에 따라 다른데, BPP(Base Power Profile)는 최대 5W, EPP(Extended Power Profile)는 최대 15W로 충전할 수 있다.

◆ 충전기와 기기가 떨어져 있어도 충전되는 공진 방식

공진 방식은 공명 현상을 이용해 전력 유도를 일으키는 방식이다. 전자기 유도 방식과 달리 충전할 기기를 무선충전기와 접촉시킬 필요가 없어 공간 제약이 비교적 적은 편이다. 단, 여전히 충전기와 기기 사이 거리가 짧아야 하며 특정 위치에 있어야 전력 손실이 적어지는 등의 단점이 있다. 고출력 전파의 인체 유해성 논란도 끊이지 않는다.

오포 롤러블 폰에는 공진 방식의 무선충전 기술이 적용돼 있다 (출처 : OPPO)

공진 방식 무선충전기는 주로 중국에서 볼 수 있다. 오포(OPPO)가 준비 중인 롤러블 폰에 공진 방식 무선충전 기술이 적용돼있는데, 충전 패드에서 10cm 이내 범위에 있을 때 최대 7.5W로 충전할 수 있다. 모토로라의 원거리 무선충전 기술 ‘원 하이퍼’는 최대 1m 떨어진 곳에서도 충전할 수 있지만, 충전패드가 바라보는 방향에 위치해야 하고 중간에 장애물이 있으면 충전되지 않는다.

샤오미 미 에어 차지 기술 (출처 : Xiaomi)

샤오미의 ‘미 에어 차지’ 기술도 공진 방식을 적용한 사례다. 공기청정기처럼 생긴 무선충전기 근처에 있으면 자동으로 배터리가 충전되는 기술이다. 공진 방식의 효율을 높이려면 특정 위치에 전파를 집중시켜야 하는데, 기기를 들고 돌아다니면 충전 효율이 떨어질 수 있다.

샤오미는 빔 포밍 기술을 적용해 이 단점을 개선했다. 초 단위로 스마트폰의 위치를 갱신해 해당 위치로 전파를 쏘게 하는 것. 하지만 무선충전기의 크기가 무시할 수 없을 정도로 크고, 소비 전력은 무려 1000W나 되는데 충전 전력은 5W 미만이라 실효성이 떨어진다는 평이다. 스마트폰보다는 웨어러블 디바이스 충전에 더 효율적일 것으로 보인다.

◆ 고속 무선충전은 대부분 전자기 유도 방식

이처럼 공진 방식은 충전 속도가 느리기 때문에, 고속 무선충전 기술은 보통 유도 방식에 집중된 편이다. qi 규격은 최대 15W에 그치지만 몇몇 제조사에서 개발한 독자 규격은 더 빠른 속도를 보여준다.

샤오미가 시연한 120W 무선충전 기술 (출처 : Xiaomi)

오포의 30W, 비보(Vivo)의 60W 고속 무선충전이 대표적인 예다. 또한 샤오미는 지난 10월 80W 무선충전 기술을, 올해 5월에 120W 무선충전 기술을 시연했다. 웬만한 유선 충전보다 빠른 규격이다.

◆ 왜 중국 이야기만? 삼성·애플은 몇 W까지 지원하나

대체로 고전력 무선충전 기술은 중국 기업이 개발·도입하는 추세다. 반면 스마트폰 시장의 양대 산맥인 삼성과 애플은 고속 무선충전 기술 도입에 소극적인 편이다.

삼성전자의 경우 갤럭시S9 시리즈와 폴드, Z플립까지 고속무선충전(9W)을, S10 시리즈부터는 고속무선충전2.0(12W)을 지원한다. (예외로, 갤럭시노트10플러스 및 갤럭시S20 울트라는 15W까지 지원한다)

애플은 기본으로 5~7.5W 무선충전을 지원하며, 아이폰12 시리즈에 맥세이프 무선충전기를 사용하면 15W로 충전할 수 있다. (예외로, 아이폰12 미니는 12W로 제한된다)

충전 속도가 빠를수록 발열도 심해지기 때문에, 고출력 충전기로 충전한다고 소요 시간이 그만큼 비례해 줄어드는 건 아니다. 삼성 고속무선충전2.0의 경우 스마트폰을 완전히 충전하는 데 약 2시간이 소요되는데, 중국의 고속 무선충전 기술은 최대 출력이 높더라도 충전 도중 기기에서 발생하는 열이나 배터리 잔량에 따라 속도가 조절되기 때문에 실제 소요시간은 1시간 이내라고 알려졌다.

삼성과 애플이 더 빠른 무선충전 기술을 도입하지 않는 이유는 공식적으로 밝혀진 내용이 없지만, 발열과 화재 위험을 감수하고 무작정 출력을 높이기보다는 약간 느리더라도 안전하게 충전하는 것을 지향하기 때문으로 추측해볼 수 있다.

특히 무선충전은 스마트폰을 급하게 고속으로 충전해야 하는 상황보다는, 잠들기 전이나 사무실에서처럼 상대적으로 시간적 여유가 있을 때 사용하기 마련이다. 그렇다 보니 아무래도 유선충전에 비해 속도 향상의 필요성이 적어 보수적인 포지션을 취할 가능성도 있다.

테크플러스 에디터 이병찬

tech-plus@naver.com

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