-애플, 배터리 노화 막는 기능 포함한 운영체제 업데이트
-학계, 시간 지날수록 음극 부피 변화로 인해 배터리 수명 단축 의식
-새로운 배터리 음극 소재 대안 제시해 화제
-전기차 대두로 높은 용량 배터리 연구 필수적

배터리의 수명 단축은 기기에도 영향을 미친다. (사진=픽사베이)
배터리의 수명 단축은 기기에도 영향을 미친다. (사진=픽사베이)

[데일리비즈온 김소윤 기자] 아이폰을 처음 사용했을 때보다 사용 기간이 길어질수록 휴대폰 성능이 저하된다고 호소하는 이들이 있었다. 결국 이는 호소가 아닌 사실로 밝혀져 충격을 주었다. 배터리의 수명이 줄어드는 이유는 음극 때문이다. 시간이 지날수록 배터리는 충전, 방전 횟수가 늘어나는 것이 필연적인데 이 횟수에 따라 음극의 부피가 바뀌게 된다는 것이다. 하지만 기업과 학계의 연구에 따라 이제는 배터리 수명 우려를 줄일 수 있게 됐다.

지난 2017년 애플은 아이폰 배터리 게이트를 겪었다. ‘배터리의 노화가 진행되면 아이폰의 성능이 자동으로 저하 된다’는 내용이 알려졌다. 배터리의 수명이 기기에 큰 영향을 끼치는 것이다. 이러한 문제의식에 따라 최근 애플은 물론 학계에서 배터리의 수명을 연장시킬만한 내용을 발표했다.

현지시간으로 지난 13일 미국의 매체 유에스에이투데이는 애플이 아이폰 운영체제인 ‘iOS13’ 업데이트에 기계학습을 이용해 알아서 배터리를 충전해 배터리 노화를 막을 수 있는 기능을 포함했다고 전했다.

애플은 이번 업데이트에 ‘배터리 충전 최적화’ 내용을 포함했다. 이 기능은 아이폰이 80% 이상 충전하지 못하도록 만들게 한다. 애플에 따르면 새로운 옵션은 아이폰이 완전히 충전되는 시간을 줄여 배터리 노후화 속도를 늦추는데 도움이 된다.

애플의 이번 업데이트 운영체제는 배터리 충전 최적화 내용이 포함됐다. (사진=애플)
애플의 이번 업데이트 운영체제는 배터리 충전 최적화 내용이 포함됐다. (사진=애플)

아이폰은 기기 내부 기계학습을 이용해 사용자의 일일 충전 루틴을 학습해 사용자의 아이폰에 대해 80%까지 충전을 완료할 수 있다. 애플은 충전되지 않은 나머지 20%의 경우 배터리 수명을 연장하기 위해 전류를 방출하는 ‘트리클(trickle) 충전’을 사용한다고 덧붙였다.

iOS13의 업데이트 시기는 이르면 올 가을로 예정됐다. 개발자 테스트는 이보다 앞서 진행될 것이 전망됨에 따라 세부적인 내용 또한 미리 공개될 것으로 전해졌다.

애플의 이번 업데이트 내용은 과거 배터리 게이트를 겪은 것에 따라 나온 것으로 보인다. 애플은 과거 구형 아이폰의 속도를 고의로 늦춘다는 지적을 받았고 소비자들의 소송을 불러일으키는 지경까지 이르렀다. 이에 애플은 지난해 배터리 교체 프로그램을 운영했었다.

학계에서도 배터리의 수명을 늘릴만한 연구 결과가 나왔다. 최근 발표된 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈지에 따르면 포스텍 화학공학과 박수진 교수팀, 카이스트 신소재공학과 김일두 교수팀은 배터리 음극소재로 활용할 수 있는 일차원 구조의 불규칙 배열을 가진 이중금속을 개발했다.

앞서 서술한 아이폰 배터리 게이트처럼 시간이 지나 부피가 변하는 요소를 갖는 배터리의 경우 배터리 용량이 줄어들 수밖에 없게 된다. 하지만 전기차와 같이 높은 용량의 배터리를 위해 차세대 음극 소재 연구가 필수적이다. 이에 공동연구팀이 주목한 것은 원자 단위였다.

배터리 음극의 새로운 소재를 연구해야한다는 의견이 제시된다. (사진=픽사베이)
배터리 음극의 새로운 소재를 연구해야한다는 의견이 제시된다. (사진=픽사베이)

일반적으로 두 종류 이상의 금속이 열 반응을 거치면 특정 비율의 합금이 생긴다. 게르마늄과 아연의 열 반응으로 특정 비율이 아닌 원자 단위로 불규칙적인 배열의 합금이 된다.

연구팀은 이 합금을 일차원적 구조로 합성시켜 리튬이온전지에 적용해 실시간 전자현미경으로 관찰했다. 이 결과 일차원적 구조가 게르마늄 물질의 문제점으로 부각됐던 부피 팽창을 완화시키면서 아연이 게르마늄 원자 사이사이에 들어가 전자의 이동속도를 높이며 출력을 높이는 역할을 한다는 사실을 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 진행된 이번 연구에 대해 포스텍 박 교수는 “단순한 금속 간 불규칙 배열을 통해 전기화학적 특성을 더욱 높인 새로운 형태의 소재를 제안한 연구다. 다양한 금속 조합을 통해 각 전지의 목적에 맞는 전극 소재 개발 가능성도 연 연구다”라고 평했다.

공동으로 연구를 진행한 카이스트 김 교수는 “이번에 밝혀진 이중금속의 특이성과 금속 간 상태도를 활용해 여러 금속에 적용할 수 있게 됐다. 또 전극 소재 외적으로 다양한 분야에 접목시킬 수 있을 것”이라고 기대했다.

 

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