'갤노트8·V30·아이폰8' 배터리는 왜 줄었을까

[아이뉴스24 김문기기자] 삼성전자와 LG전자, 애플 등 하반기 국내 출시되는 전략 스마트폰의 물리적인 배터리가 전작 대비 모두 소폭 줄었다. 디자인과 안정성 이외에도 기본적으로 모바일AP를 통한 전력효율을 높임과 동시에 다양한 충전 방식이 결합되면서 용량을 줄인 것으로 풀이된다. 향후에도 이같은 트렌드가 유지될 것으로 예상된다.

하반기 주요 전략 스마트폰인 삼성전자 갤럭시노트8은 전작 대비 배터리 용량이 줄었다. 갤럭시노트8의 배터리는 3300mAh로 전작인 갤럭시노트7 3500mAh 대비 200mAh가 줄었다. 상반기 출시모델인 갤럭시S8과 플러스도 비슷하다. 각각 3000mAh, 3500mAh다. 전작의 경우 화면 크기가 더 작았음에도 불구하고 갤럭시S7은 3000mAh, 갤럭시S7 엣지는 3600mAh였음과 비교했을 때 줄었다고 판단된다.

LG전자도 마찬가지다. 5.7인치 화면 크기를 갖춘 G6대비 6인치로 키운 V30의 배터리는 동일한 3300mAh다. 5.7인치 화면 크기의 V20의 경우 3200mAh였으나 일체형이 아닌 탈착식으로 구성됐다.

애플도 전작 대비 약 7% 배터리 용량이 줄었다. 아이폰8은 1812mAh로 전작 아이폰7의 1960mAh 대비 줄었다. 아이폰8 플러스는 2691mAh로 전작 2900mAh보다 소폭 낮아졌다.

◆ 줄어든 배터리, 디자인과 안정성, AP전력효율로 '전이'

외부적인 요인은 디자인 때문이다. 최근 트렌드는 와이드 화면비를 갖춘 디스플레이를 탑재하고 케이스 소재를 달리하면서 세련미와 휴대성을 보다 강조하는 방향으로 설계되고 있다.

내부적으로는 모바일AP를 기반으로한 전력효율성 향상과 내부 공간을 확보한 안정성, 다양한 충전솔루션의 지원으로 부족한 물리적인 배터리 용량을 상쇄시키고 있다. 각 제조업체가 물리적 배터리 용량이 줄었음에도 기존과 비슷하거나 더 오래 지속된다는 주장은 이러한 자신감의 발로다.

LG전자 V30과 삼성전자가 갤럭시노트8에 교차 탑재시키고 있는 퀄컴 스냅드래곤 835는 전작 대비 전력소모율을 25% 감소시킨다. 삼성전자가 갤럭시S8에도 적용한 엑시노스9 시리즈의 엑시노스8895의 경우에도 전작 대비 전력효율이 40% 향상됐다. 삼성전자가 ARM 라이선스를 기반으로 코어를 자체 설계함으로써 삼성 갤럭시에 맞게 진화시켰다.

애플은 A11 바이오닉을 통해 전력 효율을 증가시켰다. 위치와 동작인식은 M코어에게, 머신러닝 및 보안은 뉴럴엔진이 담당케 함으로써 전력을 아낄 수 있게 됐다. 전력효율이 절반가량 향상된 GPU는 애플의 메탈2 API로 전력을 더 절약할 수 있게 해준다.

애플은 전반적으로 자체 설계를 통한 성능과 전력효율에 이득을 보고 있다. 마치 기성복이 아니라 맞춤 양복을 제작하면 옷감은 절약하면서도 더 맵시있게 입을 수 있는 것과 비슷하다.

◆ 애플, 아이폰8 고속충전 USB-PD 지원

다양한 충전 솔루션의 지원으로 부족한 배터리 용량을 편의성으로 상쇄시키고 있는 점도 눈에 띈다. 특히 고속충전의 발전으로 인해 더 빠른 충전이 가능해 지속적인 사용에 불편을 줄인 것이 효과를 거두고 있다.

최근 유선방식의 고속충전은 범용적으로는 USB-IF의 전력전달 규격인 USB-PD(Power Delivery)와 퀄컴 퀵차지 기술을 꼽을 수 있다. 개별적으로는 각 제조업체마다 독자적인 고속 충전 솔루션을 지원하기도 한다. 대표적으로 삼성전자는 어댑티브 패스트 차징 기술을 도입해 운영하고 있다.

USB-PD는 전력효율을 극대화시키기 위한 규격이다. 최대 100W의 전력을 전달할 수 있다. 기존 USB의 전송규격이나 커넥터규격과는 별개의 규격으로 구축됐으나 기존 규격과의 호환성 제약상 USB 3.1과 USB 타입C에서 활용되고 있다. 특히 USB 타입C의 보급으로 활성화되고 있는 상태다.

USB-PD는 2.0버전까지 공개됐다. 5V와 9V, 15V, 20V의 전압을 지원한다. 전류는 최대 5A까지 전송 가능하다. 다만 어댑터나 기기가 이를 지원하거나 케이블이 맞아야 한다. 그에 맞춰 전력량이 조절되므로, 각각의 전력효율은 다르다.

지난 2015년 애플이 맥북에 USB 타입C를 지원함에 따라 USB-PD가 수면위로 올라왔다. 일부 아이패드 프로 등에서 지원한다. 최근에는 아이폰8과 아이폰8 플러스, 아이폰X가 USB-PD를 지원해 고속충전이 가능하게끔 설계됐다.

애플이 아이폰에 동봉하는 어댑터는 5V와 1A를 지원해 5W의 전력효율을 낼 수 있다. 즉, 고속충전을 위해서는 별도 어댑터와 케이블이 필요하다.

미국IT전문매체 애플인사이더는 맥북 프로에 쓰는 USB 타입C 고효율 어댑터(61W 또는 87W까지 지원)와 USB 타입C와 라이트닝 커넥터를 갖춘 애플의 정품 케이블을 통해 최대 29W의 충전이 가능하다고 설명했다. 맥북 프로 어댑터는. USB-PD를 지원한다. 30분만에 0%에서 50%까지 아이폰8의 충전이 가능한 수준이다.

애플은 아이폰8 시리즈에 처음으로 무선충전을 지원한다. 무선전력컨소시엄(WPC)의 치(Qi) 방식으로 무선 충전이 가능하다. 아이러니하게도 애플의 번들보다 무선충전패드로 충전했을 때 더 빠른 충전이 가능하다. 무선전력효율은 7.5W다.

업계 관계자는 "애플 서드파티에서는 10W의 전력효율을 갖춘 어댑터들을 이미 출시해두고 있어, 충전속도는 더 빠르게 진행시킬 수 있다”라며, “향후 더 높은 효율을 갖춘 어댑터 판매가 기대된다"고 말했다.

◆ 퀄컴, 스냅드래곤 기반 '퀵차지' 보급화

애플이 맥북으로부터 아이폰까지 보급화하고 있는 USB-PD 규격은 LG전자 V30도 채택했다. 이와 함께 퀄컴 퀵차지 3.0도 호환된다.

퀄컴의 퀵차지 솔루션은 모바일AP인 스냅드래곤 프로세서를 기반으로 한 고속충전 기능이다. 지난 2013년 2월 14일 1.0버전이 정식 공개됐다. 퀄컴은 이를 위해 지난 2012년 6월 서밋 마이크로일렉트로닉스를 인수하면서 고속충전기술을 얻게 됐다.

퀵차지는 스냅드래곤 프로세서와 PMIC 또는 전원관리통합회로 등을 통한 통합솔루션과 USB커넥터 인터페이스 등의 지원을 받아 구현된다. 이전 스마트폰의 경우 5W 정도의 전력효율을 갖췄으나 전달되는 전류량을 늘려 약 40% 더 빠른 충전이 가능하게 해줬다. HTC 드로이드DNA나 삼성전자 갤럭시S3, 노키아 루미아920, LG전자와 구글의 넥서스4 등 70종의 스냅드래곤 기반 스마트폰이 지원했다.

퀄컴은 지난 2014년 6월 퀵차지 2.0을 공개했다. 전 버전 대비 약 2배 가량 빠른 충전속도를 구현해준다. 퀄컴에 따르면 기존 5W 지원 스마트폰은 충전 30분만에 0%에서 12%의 충전량을 달성하고, 1.0 버전에서는 30%까지 올라가지만 2.0은 60%까지 충전될 수 있다고 자신했다.

3.0 버전은 지난 2015년 9월 공개됐다. 퀄컴은 퀵차지 3.0에 자체 개발한 새로운 알고리즘인 INOV를 도입했다. 디바이스의 전력 수준을 판단해 최적의 전력을 전송해주는 기능이다. 충전속도를 높인다기 보다는 전력효율을 높이는데 중점을 뒀다. 퀄컴에 따르면 속도는 2.0 대비 최대 27%까지 개선됐지만 전달되는 전력량은 2.0과 비슷한 수준이어서 큰 차이가 없다는 게 업계 분석이다.

하지만 퀄컴은 구글의 제한으로 노선을 변경했다. 구글이 안드로이드에 퀵차지 등의 전압과 전류를 달리하는 기술 사용을 엄격히 통제하면서부터다. 구글의 레퍼런스 스마트폰인 넥서스5X와 넥서스6P는 퀄컴 스냅드래곤 기반으로 설계된 스마트폰이지만 퀵차지는 쓰지 못하도록 막아놨다. 퀵차지를 이용하기 위해서는 라이선스 비용을 부담해야하지만 이와는 별개로 결정된 조치다.

이에 따라 퀄컴은 USB-PD 규격에 준하는 새로운 퀵차지 4.0과 4.0+를 공개했다. 하위 버전과 호환되지 않는다. 4.0 이상 버전의 경우 보급률이 낮은 이유도 여기에 있다. 최근 스마트폰은 퀵차지 3.0이나 2.0을 주로 사용하고 있다. LG전자 V30 또한 퀵차지 3.0을 지원한다.

LG전자 V30의 경우 USB-PD와 퀄컴 퀵차지 3.0뿐만 아니라 Qi 방식의 무선충전까지도 지원한다. 전용 패드를 통해서 무선충전은 최대 15W까지 지원되는 것으로 알려졌다. 국내 출시된 모델 중 가장 넓은 호환성일 갖춘 모델이 V30다.

삼성전자는 독자 고속충전 솔루션을 채택하고 있다. 어댑티드 패스트 차징 기술을 이용하고 있다. 삼성전자의 경우 자체 생태계 안에서 해결하기에 9V, 1.67A로 맞춰 제공한다. 기기가 이 솔루션을 지원하지 않아도 해당 어댑터로 5V, 2A 충전이 가능하다.

또한 삼성전자는 프리미엄 스마트폰의 경우 삼성전자 엑시노스와 퀄컴 스냅드래곤을 교차 사용하고 있어 퀄컴의 퀵차지 2.0과도 호환될 수 있도록 했다.

무선충전의 경우 삼성전자는 WPC의 Qi방식뿐만 아니라 별도 주파수를 사용하는 PMA 자기유도방식도 채택하고 있다.