표시 용량(mAh)의 진실: 왜 실제 충전량과 다를까?
보조배터리 겉면에 적힌 10,000mAh가 내 스마트폰을 10,000mAh만큼 충전해주지 못하는 과학적인 이유를 알아봅니다.
1. 핵심은 '전압(V)'의 변환 과정
보조배터리를 구매할 때 가장 먼저 확인하는 수치는 보통 **mAh(밀리암페어시)**입니다. 하지만 이 수치에는 숨겨진 전제가 있습니다. 보조배터리 내부에 들어있는 리튬이온 배터리 셀의 표준 전압은 보통 **3.7V**입니다. 반면, 우리가 스마트폰을 충전할 때 사용하는 USB 단자의 표준 전압은 **5V**입니다.
에너지는 보존되지만 전압이 높아지면 전류량(mAh)은 줄어들게 됩니다. 즉, 3.7V 환경에서의 10,000mAh는 5V 환경으로 승압되는 과정에서 물리적으로 수치가 낮아질 수밖에 없습니다. 이것이 우리가 느끼는 '용량 부족'의 가장 큰 원인입니다.
2. 표시 용량별 실제 충전 가능량 (이론치)
승압 과정(3.7V → 5V)을 거친 후의 이론적인 용량 변화를 표로 정리했습니다.
| 표시 용량 (3.7V 기준) | 총 에너지량 (Wh) | 실제 출력 용량 (5V 환산) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 5,000 mAh | 18.5 Wh | 약 3,700 mAh | 소형/휴대용 |
| 10,000 mAh | 37.0 Wh | 약 7,400 mAh | 가장 대중적인 용량 |
| 20,000 mAh | 74.0 Wh | 약 14,800 mAh | 대용량/여행용 |
| 30,000 mAh | 111.0 Wh | 약 22,200 mAh | 캠핑/전문가용 |
* 위 수치는 회로 손실을 제외한 순수 전압 변환 이론치입니다.
3. 이론보다 더 줄어드는 '에너지 손실'의 정체
1
열 에너지 발생
전압을 바꾸는 회로 작동 과정과 배터리 자체의 화학 반응 중에 열이 발생합니다. 이 열은 곧 버려지는 에너지입니다.
2
회로 및 케이블 저항
보조배터리 내부 기판과 연결된 충전 케이블을 통과하면서 미세한 저항으로 인해 에너지가 소모됩니다.
3
변환 효율 (Efficiency)
보통 우수한 제품의 경우 85~90%의 효율을 보이지만, 저가형 제품은 70% 이하로 떨어지기도 합니다.
4. 구매 전 반드시 확인해야 할 '정격 용량'
제품 뒷면의 작은 글씨를 확인하세요!
- 정격 용량 (Rated Capacity): 제조사가 보증하는 실제 5V 출력 기준의 용량입니다. (예: 10,000mAh 제품의 정격 용량은 보통 6,000~6,500mAh 내외)
- Wh (Watt-hour): 전압과 관계없는 절대적인 에너지 총량입니다. 기내 반입 규정 등에서 주로 사용되는 기준입니다.
- 고속 충전 시 손실: PD나 QC 등 고속 충전(9V, 12V 등)을 사용할 경우 전압 차이가 더 커져 에너지 손실률이 일반 충전보다 소폭 상승할 수 있습니다.