무선충전 위치에 따라 발열·전력 프로필 달라졌다

영국 워릭대 연구진은 아이폰 8 플러스를 대상으로 충전기와 휴대폰 코일의 정렬 여부와 z축(높이) 변화를 비교해, 오정렬 시 충전기 입력 전력 변화와 휴대폰의 높은 온도 유지 시간이 늘어남을 관찰했다. 연구 논문은 워릭대 저장소(WRAP)에 보관된 저자 수락 원고(출판 정보 및 DOI는 원문에 명시되지 않음)로 공개되어 있다.

연구진은 X선 CT로 내부 구조를 확인하고, 열화상 카메라와 전력계를 이용해 시간대별 온도와 충전기 입력 전력을 측정했다. 실험은 유선(AC) 충전, 코일이 정렬된 무선충전, 코일이 어긋난 무선충전 세 조건에서 수행됐다.

세 조건을 비교한 결과 유선충전은 3시간 동안의 최대 평균 온도가 27°C를 넘지 않은 반면, 정렬된 무선충전과 오정렬된 무선충전은 모두 최대 평균 온도가 약 30.5°C에 도달했다. 다만 정렬된 경우 해당 온도가 유지된 시간은 55분가량인 반면, 오정렬된 경우에는 125분가량 지속되어 차이를 보였다.

전력 측정에서는 정렬된 무선충전에서 입력 전력이 약 9.5W 수준으로 일정 기간 유지된 구간이 관찰된 반면, 오정렬된 경우에는 입력 전력이 11W까지 관측되었다. 연구진은 오정렬로 인해 자기 결합 효율이 떨어지면 충전기가 전력과 주파수를 조정하면서 출력 프로필이 달라지고 열손실이 커질 수 있다고 설명했다. 논문은 충전기 입력 전력과 배터리에 실제 전달된 전력 또는 충전 속도는 동일하지 않음을 별도로 명시했다.

연구진은 추가로 충전기 본체의 최대 평균 온도와 z축 거리 변화에 따른 결과도 제시했으나, 이 보고서는 워릭대의 저자 수락 원고 형태로 공개된 자료를 바탕으로 한 것이며 게재 저널명·게재일·DOI는 원문에 기재되어 있지 않다. 논문은 특정 충전기와 특정 휴대폰 모델을 대상으로 한 실험 결과임을 밝히며, 모든 기기·설계에 결과를 그대로 일반화할 수 없다고 적시했다.

배경으로 논문은 리튬이온전지의 수명에 온도가 큰 영향을 미친다고 짚었고, 무선충전에서의 정렬·자기 결합 효율·보호 케이스 재질과 두께가 발열과 전력 프로필에 영향을 줄 수 있음을 논의했다. 논문은 추가 연구로 다양한 기기·충전기 조건과 설계 개선(자기 차폐·열 방출 등)의 영향 범위를 확인할 필요가 있음을 제시했다.