무선충전, 왜 유선충전보다 효율성 떨어질까
최근 애플, 삼성전자, 구글 등 주요 업체들이 무선 충전 기술을 적극 도입하면서 관련 기술이 보편화됐다. 또, 기기를 충전 패드 위에 올려놓기만 해도 되는 간편성도 대중화에 한 몫 한 것으로 보인다. 무선 충전 기술은 편리하지만 에너지 효율이 유선 충전에 비해 떨어지는 등 몇 가지 단점이 있다. IT매체 엔가젯은 최근 무선충전 기술의 에너지 효율이 떨어지는 이유와 무선 충전 관련 위험 요소들을 살펴보는 기사를 보도했다. ■ 에너지 효율, 얼마나 떨어질까 무선 충전기는 유선 충전기에 비해 기기를 완충하는 데 더 많은 전력을 소모한다. 최신 스마트폰을 유선으로 0%에서 100%까지 충전하는 데는 약 15Wh(와트시, 기기를 1시간 동안 사용하는 데 필요한 에너지량)가 필요하다. 기업용 충전 플랫폼 원제로(OneZero)의 2020년 연구 결과에 따르면, 동일한 스마트폰을 무선 충전기로 충전하려면 유선 충전기보다 약 40% 더 많은 약 21Wh가 필요하다. 물론, 이 수치는 충전기 종류와 사용 방식에 따라 다소 달라질 수 있다. 기기 수리 전문업체 아이픽스잇의 2024년 테스트에서는 애플의 맥세이프 충전기와 유선 충전기 간의 전력 소모 차이가 약 36% 정도 나는 것으로 나타났다. 또, 스마트폰을 충전 패드에 제대로 놓이지 않으면 무선 충전 효율이 절반으로 떨어질 수 있다는 사실도 전해졌다. 무선 충전기는 유선 충전기보다 더 많은 열을 발생시키며 전력을 낭비한다. 충전 패드는 사용 중에 상당히 뜨거워지는데, 이는 에너지 낭비의 확실한 증거라고 엔가젯은 전했다. 유선 충전기 하나와 무선 충전기 하나를 비교하면 하루 약 6Wh 정도의 차이는 크지 않다. 하지만, 모든 유선 충전기와 모든 무선 충전기를 고려하면 차이는 상당하다. 스마트폰을 유선으로 1년 동안 충전할 경우 약 5.5kWh의 전력이 소모되지만, 무선 충전기를 사용하면 7.6kWh까지 증가한다. 무선 전력 컨소시엄(WPC)과 딜로이트가 진행한 모바일 소비자 설문조사 따르면, 스마트폰 사용자 중 30~66%가 가정에서 무선충전 패드 및 관련 액세서리를 사용하는 것으로 조사됐다. 전 세계 스마트폰은 약 76억 대 에 달한다. 만약 이 중 30%가 무선으로 충전된다면, 연간 전 세계적으로 4830GWh(기가와트시)의 전력이 낭비된다는 계산이다. 이는 수십만 가구가 1년 동안 사용할 수 있는 에너지 양이다. 무선 충전 제품은 매년 인기를 얻고 있기 때문에 향후 이 수치는 더욱 증가할 것으로 보인다. ■ 유선 충전보다 효율 떨어지는 이유는? 무선 충전기는 전자기 유도를 통해 전력을 전달하기 때문에 에너지가 사용 가능한 상태로 전환되기까지 더 많은 단계를 거쳐야 하기 때문에 직접 충전만큼 효율적이지 않다. 또, 휴대폰과 충전기 사이에는 공기 층이 있어 열이 빠져나갈 수 있으며 휴대폰 케이스 등으로 인해 간극이 늘어나면 이런 손실은 더욱 심해진다. 종합적으로 따지면, 무선 충전기는 열 방출로 인해 전체 충전 과정에서 20~30%의 전력을 손실한다. 이는 모든 충전기가 콘센트에서 들어오는 교류 에너지를 직류로 변환하는 과정에서 발생하는 5~10%의 손실에 더해지는 수치다. ■ 위험 요소와 환경에 미치는 영향 무선 충전기에서 발생하는 열은 시간이 지남에 따라 휴대폰 배터리 수명을 단축시킬 수 있다. 최신 휴대폰에는 배터리 수명 단축이나 화재 위험을 방지하기 위한 과열 방지 안전 장치가 내장되어 있다. 이런 안전 장치는 유용하지만, 배터리 온도가 45°C 이상으로 올라가면 충전 속도가 저하된다. 또, 충전 패드는 화재의 위험으로 통풍이 잘 되는 곳에서 사용하고 담요나 베개 아래에 두면 안 된다. 또한, 일부 고출력 충전기는 심장 박동기와 같은 의료 기기에 간섭을 일으킬 수 있다. 무선 충전은 유선 충전보다 더 많은 에너지를 소비하므로 환경에 미치는 영향이 더 크다고 말할 수 있다. 또 무선 충전 패드는 결국엔 전자 폐기물이 된다. 물론 무선 충전 기술의 에너지 효율이 점점 좋아지고 있다는 것은 반가운 소식이다. 이는 코일 정렬 개선과 맥세이프 및 Qi2 제품에서 확립된 업계 표준 덕분이다. 하지만 무선 충전이 유선 충전을 따라잡을 가능성은 매우 낮다고 엔가젯은 전했다.
