스마트폰 충전을 1분 만에?… 美 콜로라도대 연구팀 기술 개발 성공

콜로라도대 연구팀, 이온 흐름 빠르게 해 충전 속도 높여
스마트폰, 5W 속도에서 45W까지 발전해
애플, 아이폰16 시리즈부터 35W 지원 전망

일러스트=챗GPT 달리3

1분이면 스마트폰 배터리를 완전 충전하는 시대가 열릴 전망이다. 현재 스마트폰을 완전 충전하는데 걸리는 1시간 정도인데, 이를 대폭 단축할 수 있게 된 것이다.

◇ 이온 이동 효율성 높여 배터리 1분 내 완충

3일 미국국립과학원회보(PNAS)에 실린 연구 논문에 따르면, 미국 콜로라도대 연구팀은 스마트폰을 60초 만에 100% 충전할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 초고속 충전기를 통해 이온 이동의 흐름을 빠르게 하는 것이 핵심이다. 콜로라도대 연구원 안쿠르 굽타에 따르면, 이온의 이동 효율성을 높이면 에너지의 충전·방전 속도가 빨라져 스마트폰 배터리를 0%에서 100%까지 1분 이내에 충전할 수 있다.

연구팀은 작은 나노 크기 구멍의 교차점들에서 이온이 전자와 다르게 이동하는 방식을 밝혀냈다. 이온은 양전하를 띠는 원자로, 에너지 저장장치인 ‘슈퍼커패시터’를 더 효율적으로 이동하게 만들었다.

그동안 최신 이온 기술이 석유 저장소나 물 필터링과 같은 다공성 물질의 흐름을 연구하는 데 사용된 적은 있지만, 에너지 저장 시스템에서는 제대로 활용되지 않았다는 게 연구팀의 분석이다.

굽타 연구원은 “에너지가 지구의 미래에 중요한 역할을 하는 만큼, 에너지 저장장치를 발전시키기 위해 화학, 공학적 지식을 적용하고 싶었다”면서 “이온이 전자의 이동과 다르게 미세한 나노 규모의 구멍에서 교차하는 발견을 했다”고 설명했다. 이어 “다만 연구결과가 실제 스마트폰 제품에 적용되기 까지는 다소 시간이 걸릴 것으로 보인다”고 덧붙였다.

◇ 배터리 충전 속도, 삼성이 애플에 우위

스마트폰 시장의 양대 산맥인 삼성 갤럭시와 애플 아이폰은 배터리 충전 기술을 지속적으로 발전시켜 왔다.

스마트폰의 초기 충전 방식은 기본적인 5W(와트) 충전기를 사용해 상대적으로 낮은 전력으로 충전하는 것이었다. 평균적으로 4000mAh(밀리암페어시) 배터리를 5W 충전기로 완전히 충전하는 데 약 3시간이 걸렸다.

이후 25W 고속 충전 및 출력을 가진 PD(Power Delivery) 충전기를 통해 스마트폰 배터리 약 5~70%를 단 30분 만에 충전할 수 있게 됐다.

삼성전자는 지난 2019년 갤럭시S10에서 25W 고속 충전을 지원하기 시작했고, 2019년 하반기 갤럭시노트10 플러스 모델부터 45W 고속 충전 기술을 도입했다. 45W 고속 충전 기술을 활용하면 스마트폰 배터리를 약 1시간 내에 완충할 수 있다. 다만 배터리 보호를 위해 70% 이후 충전은 일반 충전으로 전환돼 전체 충전까지는 약 1시간 20분이 걸린다.

애플은 지난 2021년 아이폰13 시리즈까지 최대 18-20W를 지원하다, 아이폰14 시리즈부터 최대 27W 충전을 지원했다. 업계에선 애플이 올해 하반기 출시할 스마트폰 신제품부터 35W 충전 기술을 지원할 것으로 전망했다.

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