오늘도 연구실 개발자들은 스마트폰 배터리 수명을 늘려 줄 혁신적 기술개발에 여념이 없다. 지난 수년 간 스마트폰은 더 빨라지고, 슬림해지는 등 엄청난 기술발전을 보였음에도 배터리 수명 향상속도는 지지부진했다. 하지만 최근 등장한 기술은 기발한 아이디어를 반영하면서 SW적으로나 HW적으로 상당한 진전을 보이고 있다.
HW적인 기술에는 공중의 무선전파를 이용하는 배터리 기술, 고효율 리튬이온전지 양극재료 사용방식, 혁신적 수소배터리를 사용하는 방식 등이 꼽힌다. 특히 한번 충전하면 스마트폰을 1주일 간 쓸 수 있는 혁신적인 아이폰6용 수소배터리는 주목을 끌고 있다. SW적인 기술로는 스마트폰에서 가장 자주 사용하는 SW를 먼저 사용토록 하고 나머지는 차단하는 방식, 데이터를 압축해 배터리소비를 줄여주는 방식 등이 있다.
폰아레나는 8일(현지시간) 기존에 등장한 배터리 수명 절약 방법 및 조만간 등장할 기술 등을 포함해 이러한 5가지의 혁신적 배터리기술을 요약, 소개했다.
■기존 스마트폰에 장착하는 수소연료전지
수소연료전지는 오랫동안 배터리 기술의 성배로 여겨져 왔다. 하지만 누구도 소비자용 제품에 이 전지를 적용할 정도의 안정성을 확보하지는 못해 왔다. 수소연료전지는 수소와 산소 사이에서 전기를 만드는 반응을 이용한다.
다행스럽게도 조만간 우리의 스마트폰을 가동하는데 이 수소연료전지기술이 사용될 수 있을 것으로 보인다.
텔레그래프는 지난 8월 영국의 인텔전트에너지가 아이폰6 시제품을 이용, 단말기 설계변경을 하지 않고도 사용할 수 있는 소형 수소연료전지를 개발했다고 전했다. 카트리지방식의 이 전지는 한번 충전하면 단말기를 1주일간 사용할 수 있게 해 준다. 부착된 헤드폰소켓을 통해 수소가스를 재 충전하게 돼 있다.
영국 맨체스터 남쪽 러프버러에 소재한 이 회사의 일회용 수소연료전지 카트리지는 스마트폰의 아래쪽 슬롯에 끼워 넣게 돼 있다. 여기에 1주일간 재충전할 필요없이 사용할 수 있게 해 줄 수소연료전지용 가스발생용 가루가 들어간다.
이 수소연료전지는 사용시 약간의 물과 열을 발생시킨다. 이 연료전지를 적용한 휴대폰 뒷면에는 배출구가 있어 사용시 발생하는 거의 인지하기 힘들 정도로 작은 양의 수증기를 발산시킨다.
인텔리전트에너지는 카트리지의 판매가격을 검토하고 있는 중이라고 밝히고 있다. 이 회사는 애플과 긴밀하게 작업하고 있는 것으로 알려지고 있다. 헨리 위넌드 최고경영자(CEO)는 자사와 애플과의 연계 개발설에 대해 언급을 거부했다. 이 회사는 연간 4천534억달러(525조원)의 시장이 열릴 것으로 기대하고 있다. 이 회사 CFO는 “우리는 이 기술 상용화에 2년이 걸리겠지만 우리 파트너가 이를 얼마나 빨리 상용화하고 싶어하느냐에 따라 달라질 것”이라고 말했다.
■니콜라랩, 전파를 직류전기로 바꿔주는 RF-DC 컨버터 개발
비록 눈에 보이지는 않지만 우리주변 공간은 수많은 형태의 무선전파로 넘쳐나고 있다.
주파수기지국,와이파이 라우터는 물론 블루투스기기까지도 전파를 방출하고 있다.
포함하고 있는 에너지로 볼 때 모든 무선주파수가 똑같이 만들어지는 것은 아니다. 하지만
우리가 사용하는 스마트폰은 이 작은 에너지 주머니에 둘러싸여 있다.
美오하이오주립대 연구팀은 휴대폰 주변에서 흐르는 무선전파를 이용해 단말기를 충전하고 이를 직류전기(DC)로 전환하는 방법을 찾아냈다.
현재 니콜라랩(Nikola Lab)의 아이폰용 충전 케이스같은 제품은 느리게나마 이 기술을 적용해 스마트폰을 충전시켜 주는 유일한 제품이다.
기존 방식과 다른 이 독창적인 접근방식은 매우 흥미롭게 받아들여지고 있다. 비록 지난 수년간 하이엔드 안드로이드 스마트폰 시장에서 무선충전이 시작됐지만 이 새로 뜨는 기술은 과거 우리가 꿈만꾸었던 수준의 기동성을 더해 줄 것으로 보인다.
■순수 리튬 양극사용 방식으로 배터리 수명 향상
지난 해 7월 스탠포드대 연구진은 기존 세대의 스마트폰용 리튬이온배터리 수명 향상 방법을 찾아냈다고 발표했다.
연구진은 더 높은 밀도의 배터리 전극(양극)용 리튬을 만들어 사용함으로써 충전시 기존 리튬이온배터리보다 성능저하가 천천히 일어나고 훨씬 더 오래가는 배터리 팩을 만들 수 있었다고 밝혔다.
미 에너지부 장관 출신인 스티븐 추가 이끄는 연구팀은 이 기술이 스마트폰 배터리 수명을 3배나 늘려 줄 수 있을 것이라고 말하고 있다.
네이처지에는 순수한 리튬이온 양극이 어떻게 배터리수명을 향상시키는지에 대한 내용이 자세히 소개되고 있다.
■허쉬(Hush)
美퍼듀대,인텔, 모바일에널리틱(Mobile Enerlytic) 공동연구팀은 SW적인 방식의 배터리 수명 증강법을 개발했다.
이들은 안드로이드폰 스크린이 꺼져 있을 때 전력소비량을 측정했다. 그 결과 휴대폰 전력량의 약 45.9%가 배경 처리 과정에서 소비된다는 사실을 알아냈다. 이는 분명 휴대폰 소비전력량 가운데 많은 부분이 잘못된 SW로 인해 소비되고 있음을 보여주는 결과였다.
연구진은 이를 바탕으로 안드로이드폰의 배경 활동을 긴밀하게 모니터링하는 앱을 개발했다. 이 앱에는 ‘허쉬(Hush)’라는 직관적인 이름이 붙었다. 이를 통해 사용자가 가장 좋아하는 SW를 최우선적으로 사용할 수 있도록 했다. 허쉬는 정기적으로 사용되지 않는 앱들을 차단한다. 스크린이 꺼졌을 때 너무많은 CPU사용시간을 잡아먹지 않도록 하기 위해서다.
이 앱을 만든 개발자는 SW적 처리만으로도 현재 매일 스마트폰 전력소비량을 16%나 줄여주고 있다고 말했다. 허쉬개발팀은 이 앱을 좀더 최적화해 안드로이드폰 배터리 수명을 기존의 2배로 늘릴 계획이라고 밝혔다.
기트허브(GitHub)사이트는 이 기술은 안드로이드폰에 적용되고 있다고 밝히고 조만간 상용화할 것이라고 밝히고 있다.
■왈디오(WALDIO)
낸드 플래시메모리의 문제는 각각의 작은 데이터블록이 전자기적 속성을 잃어버리기 전에 제한된 횟수만큼만 재기록할 수 있다는 점이다. 달리 말하면 OS가 더많은 데이터를 기록하면서 플래시메모리가 노쇠해지게 된다는 의미다.
지난 7월 초 원유집 한양대 컴퓨터공학부 교수팀은 내장 스토리지의 노쇠를 막는 방법을 찾아냈다.
연구팀은 안드로이드 스택에 의해 사용되는 SQ라이트 DB 입출력시스템을 최적화함으로써
기록된 데이터의 양을 원래 크기의 6분의 1로 줄일 수 있었다. 이 기술을 바탕으로 나온 스마트폰의 속도와 수명을 대폭 개선시키는 기술이 왈디오(WALDIO·Write Ahead Logging Direct IO)다.
데이터용량 축소에 따라 안드로이드폰은 데이터를 내장메모리에 기록할 때 더 빨리 작동하는 직접적인 효과를 볼 수 있다.
원 교수는 “이 기술을 스마트폰에 적용한 결과 스마트폰(분리형) 속도는 약 14배 향상됐고 배터리 일체형의 경우 20배까지 빨라졌다”고 밝혔다.
특히 이 기술은 안드로이드 스마트폰의 배터리 수명을 평균 39% 정도 늘릴 수 있는 것으로 알려져 각별한 관심을 끌고 있다.
전자신문인터넷 이재구국제과학전문기자 jklee@etnews.com