강추위에 갑자기 스마트폰 배터리 0%로 뚝 떨어지는 이유

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[뉴스1] 김승준 기자 = "갑자기 배터리가 꺼져서 연락이 어렵습니다"

"출근하려고 보니 자동차 배터리가 이상해서 늦었어요"

서울·경기·강원 등 중부지방 날씨가 영하 10℃를 넘나드는 추운 날씨가 지속했다. 날씨가 추워지며 배터리 성능이 떨어지는 현상이 일어나고 있다. 

특히 연락을 주고받는 일이 많은 직업 사람들에게는 더 당황스러운 일이다.

스마트폰은 얇게 만들어져 추위에 취약해 이런 현상이 더 자주 일어난다. 문득 갑자기 의문이 든다. 다른 전자 부품에 비해 유독 배터리만 추위에 약할까?

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추위에 배터리 성능이 떨어지는 것은 화학반응을 이용하기 때문이다. 일반적으로 온도가 떨어지면, 분자의 운동 속도가 줄어든다.

거꾸로 온도가 높아지면 분자 운동이 활발해진다. 이 탓에 온도가 떨어질수록 화학반응 정도도 줄어들게 된다.

자동차의 납 축전지와 스마트폰의 리튬이온전지 모두 양극-전해액-음극 구조로 이뤄져 있다.

전해액을 통해 이온이 이동하고, 이온이 전극에 도달해 화학 반응을 일으키는 과정이 반복되며 전기에너지를 발생시킨다. 이러한 이온의 운동과 화학 반응 모두 낮은 온도에서는 덜 일어나게 된다.

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리튬 이온 전지의 경우에는 기온이 영하 20~30℃ 이하의 극저온 환경에서는 전해액이 얼어, 작동 자체가 불가능해진다.

리튬 이온 전지는 가벼운 무게·부피에 많은 에너지를 저장할 수 있어, 무선 이어폰, 전기 자동차 등에 널리 쓰이고 있다. 주변에서 쉽게 볼 수 있는 전동 킥보드, 자전거 역시 배터리를 사용하고 있다.

가볍고 높은 에너지 밀도라는 장점을 살리면서도, 온도에 따른 성능 저하·작동 불가 현상을 줄이기 위해 세계 각국의 연구진이 연구 중이고 성과도 나오고 있지만, 아직 대규모 양산 단계에는 이르지 못했다.

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추운 날씨 배터리가 걱정된다고 주머니 속에 핫팩과 스마트폰을 함께 보관하려 한다면, 과도하게 온도가 높아지지 않도록 주의해야 한다. 

배터리는 저온에도 취약하지만, 열에 의한 구조·성분 변성 등 고온에도 성능 저하가 일어나기 때문이다.

한편, 자동차 전문가들은 겨울철 배터리 성능 저하를 줄이기 위해 △추위 노출 방지 △주기적 자동차 운행 △배터리 점검 등을 권하고 있다.