KISTI의 과학향기

한파주의보 속에서도 태연의 눈썰매 사랑은 끝이 없다. 지치지도 않는 강철체력으로 눈썰매장을 오르내리며 한 손으로는 끊임없이 휴대폰을 만지작거리는 태연. 옆에서 눈썰매를 들어주고 있던 아빠의 인내심에 드디어 빨간 불이 켜진다.

 

“태연아, 세 시간이면 엄청 많이 탄 거 아니냐? 이제 그만 가자, 어?”

 

“어머나, 하나밖에 없는 딸 생일을 깜빡하신 그 엄청난 과오를 벌써 잊으셨어요? 그때 원 없이 눈썰매 들고 다니며 조수 해주시겠다고 틀림없이 말씀하신 것 같은데요?”

 

“그렇긴 한데, 진짜 너~무 춥잖아. 이렇게 추우면 너의 사랑 휴대전화도 금방 배터리가 방전돼 버려 쓸 수가 없어요. 그러니 따뜻한 스윗홈에 돌아가서 배터리를 빵빵 채워보지 않겠니?”

 

“맞다, 안 그래도 여쭤보려고 했었는데요. 대체 겨울에는 왜 이렇게 휴대전화 배터리가 빨리 방전돼요? 완전 짜증이라니깐요!”
   
“그걸 알려면 먼저 배터리의 원리부터 알아야 해. 휴대전화나 노트북 등에 쓰이는 배터리는 대부분 리튬이온전지야. 이 전지는 크게 양극(리튬코발트산화물)과 음극(흑연), 두 극을 분리시키는 분리막과 내부를 채우는 전해질로 구성돼 있는데, 이 안에서 마치 ‘스펀지가 물을 빨아들이고 내뱉는 것’ 같은 화학반응이 일어난단다. 충전할 때는 작은 리튬이온들이 스펀지에 물이 쏙 빨려 들어가듯 음극으로 들어가 기다리고 있다가, 방전 과정에서는 반대로 스펀지를 짜내듯 양극으로 움직여 전류는 만드는 거지. 전해질은 그 속에서 리튬이온의 움직임을 도와주는 역할을 하고 말이야.”

 

“그 쪼그만 배터리 안에서 그런 일들이 일어나는 거였어요?”

 

“그래. 그런데 요즘처럼 기온이 낮으면 배터리 속의 화학반응 속도가 전반적으로 느려진단다. 추우면 사람 동작이 굼떠지는 것처럼 말이야. 반응속도가 줄어들면 리튬이온의 이동속도도 느려지고, 전지 내부의 저항이 증가하면서 배터리의 전압은 낮아지겠지? 그래서 따뜻한 곳에 있을 때보다 금방 방전이 돼버리는 거야. 그러니까 겨울에 배터리를 오래 쓰려면 밖에 꺼내놓지 말고 주머니 같은 따뜻한 곳에 넣어두는 게 좋아요.”

 

“아, 그렇구나! 완전 꿀팁이에요.” 

 

“여기서 꿀팁 하나 더! 오늘처럼 추운 곳에서 놀다가 휴대전화가 방전됐는데 급하게 집에 전화 걸 일이 생겼을 때 쓰는 휴대전화 심폐소생술을 알려주마. 추위로 빨리 방전된 전지 안에는 미처 다 사용하지 못한 전기량이 남아있기 때문에 주변 온도를 높이면 다시 쓸 수 있단다. 가장 간단한 건 휴대전화를 옷에 문질러 마찰열을 일으키는 건데, 이것만으로도 간단한 전화 한 두 통은 할 수 있어요. 물론 배터리를 원상태로 돌려놓으려면 30분 이상 충분히 따뜻한 곳에 둬야하지만 말이야.”

 

“와, 이것도 진짜 꿀팁! 또 다른 건 없어요? 이를테면, 배터리를 오래 쓰는 비법이라든가?”

 

“당연히 있지. 배터리를 오래 쓰려면 낭비되는 전기에너지를 줄이는 게 최선이야. 너 안 쓰는 앱 엄청 많이 깔아놨지? 일단 그것부터 삭제하고, 화면 밝기를 낮추고, 게임만 안하면 두 배는 오래 쓸 수 있을 걸.”

 

“쳇, 안 쓰면 된다는 거잖아요. 그런 말은 저도 하겠어요. 살 빼려면 먹지 말라는 거랑 뭐가 달라요?”

 

“아! 충전을 빨리하는 비법은 있다. 배터리를 따뜻한 곳에 두면 화학반응 속도가 빨라지고 내부저항은 감소해 더 빨리 충전할 수 있단다. 보통 주변 온도가 10℃ 올라가면 반응속도는 두 배 빨라지는 것으로 알려져 있어요. 그러니까 전기장판 위에 휴대전화를 놓고 충전하면 추운 곳에서보다 서너 배 이상 빨리 충전할 수 있다는 거야. 하지만 주변 온도가 60℃가 넘어가면 배터리 자체가 손상될 수 있으니, 전기장판은 꼭 저온 단계에 놔야만 해. 또 충전할 때 전원을 꺼두거나 비행기 모드로 돌려놓으면 배터리가 통신이나 디스플레이 구동에 에너지를 분산하지 않고 오로지 충전에만 집중할 수 있어서 충전 속도가 더 빨라진단다.”

 

“정말요? 아빠, 오늘 정말 꿀팁 풍년이에요. 이제 겨울에도 빠르게 충전하고, 더 많이 게임하며, 친구들과 더더욱 많은 메시지를 주고받을 수 있겠어요. 2017년은 정말 풍성한 한 해가 될 것 같아요!”

 

“에고, 내가 쓸데없는 정보를 준 게 아닌지 모르겠다.” 

 

“끝으로 한 가지만 더 알려주세요. 배터리 수명은 어떻게 하면 줄일 수 있어요?”

 

“그야 간단하지. 배터리를 0%까지 방전하는 걸 계속 반복하면 수명이 금방 줄어든단다. 완전방전을 하면 배터리 내부에서 전자를 주고받는 집전체라는 구성회로에 손상이 와서 성능이 저하되거든. 그래서 리튬이온전지는 40~80% 충전상태를 유지하는 게 가장 좋다고 하는데…. 아니 그런데 무슨 질문이 그래? 배터리 수명을 늘리는 게 아니라 줄이는 법을 알려달라고?”

 

“으헤헤~, 그래야 휴대전화를 새 걸로 빨리 바꿀 수 있잖아요. 제 건 배터리 일체형인지라 배터리만 나가도 스마트폰을 새 것으로다가…. 으헤헤헤~~.”

 

글 : 김희정 과학칼럼니스트