글_ 매튜 타일러 (Matthew Tyler)
전략 사업 개발부 디렉터, 온세미컨덕터
지속적으로 증가하고 있는 휴대용 전자기기 분야에 커다란 영향을 주는 동적 요소들이 셀 수 없을 정도로 많다. 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 휴대용 전자기기들이 다양하고 광범위한 기능 외에 타 기기와의 호환성도 제공해야 함에 따라 제조업체들은 어떤 것이 경쟁적인 시장에서 경쟁사 대비 우위를 차지할 수 있는지에 대한 방향을 찾고 있다. 그러면서도 이러한 제품들은 기능이 집약된 단순한 형태를 지녀야 한다.
대부분의 경우 요즘의 공공 생활의 라이프 스타일은 언제, 어디서나 상호 연결성이 유지되는 것에 더욱 중점을 두어서 성능들이 발전되고 있다. 그런데 이러한 개별 기능 하나 하나가 함께 모여서 하나의 제품을 구성하게 될수록 배터리 수명은 확연히 짧아지게 되므로 하루를 지내는 중에도 충전을 해야 하는 휴대용 제품들의 수요가 늘어나는 추세이다.
이러한 수요가 늘어남에 따라 보조배터리 제품 산업이 번창하고 있다. 과거 십 년을 비교했을 때 이 시장은 현재 연간 약 20%의 복합 성장률(CAGR)로 2020년까지 연간 178억 달러 시장 규모에 이를 것으로 보인다. (Markets&Markets 조사 기준) 이러한 시장이 계속 커질수록 탁월한 차별화를 가진 제품들이 더욱 많이 개발될 것이므로 충전기 제품 공급자들은 이에 부응하는 소비자 요구에 더욱 신속히 반응해야 할 것이다.
제품에 대한 기대치의 상승
시장이 성숙해 갈수록 저 많은 고객들은 자신이 선택한 보조배터리의 특정 기능보다 많은 것들을 기대하게 되므로 단순히 충전만 하는 기능만으로는 더 이상 새로운 제품으로 인정을 받지 못하는 실정이다. 따라서 제품 공급자들은 고객들에게 다음과 같은 요소들을 실제로 보여주는 제품들을 제공해야 하는 압력을 받게 된다.
1) 보다 빠른 충전 속도- 사용자의 불편함을 감소하기 위해서는 휴대용 전자 제품이 충전기와 연결되어 충전되는 시간이 가능한 짧아져야 한다. 고전압을 지원하는 고전력 USB 충전방식과 증가된 전류 용량을 처리할 수 있는 USB type-C 커넥터의 출현은 충전 시간을 더욱 짧게 해 줄 것이다.
2) 세련되고 고유의 스타일을 가진 제품- 충전이 필요한 휴대용 전자 기기가 고품질을 유지해야 하듯이 휴대용 보조배터리의 심미적인 기능도 강조되어야 한다. 앞서가는 최신형 스마트폰을 구매하는데 수 십 만원을 소비하는 고객들로서는 싸구려처럼 보이는 구식 디자인의 보조배터리를 별로 달가워하지 않을 것이다. 차세대 휴대용 보조배터리는 휴대용 기기와 동일한 개발 흐름을 따라야 보이지는 않으면서도 작고 정교한 형태를 띄어야 한다.
3) 대용량 충전- 소비자들은 확연하게 가격 대비 크기와 관련해 보조배터리가 가능한 한 많이 충전되기를 원하게 된다.
4) 보다 고도화된 기능성- 세부 동작 데이터와 유용한 진단 운영 매커니즘에 보다 쉽게 접근할 수 있도록 간단히 요약해 볼 수 있는 기능도 포함해야 한다.
5) 다양한 스마트폰 제조업체의 고유 충전 프로토콜과 호환되는 기능은 퀄컴의 ’급속 충전’ 기술에서 보듯이 이미 구현되었다. 앞으로 이는 더욱 필수 사항이 될 것이며 조만간 다양한 프로토콜을 지원하는 기능도 필요해질 것이다.
6) 보다 효율적인 보호 기능- 작은 크기에 충전 전류가 커지게 되는 조건에서 보조배터리는 더 높은 온도 스트레스에 노출됩니다. 특히 외부 기기의 스펙과 온도에 맞추어야 하는 것과 같은 부적합한 환경에 사용되는 경우에 그러하다.
운영 데이터 표시 기능
초창기의 보조배터리는 단지 남은 충전량을 불빛으로 보여주는 단순한 기능만 있었다 이후 개발된 모델들은 사용자가 얼마나 충전을 했는지를 대략적으로 보여주는 간단한 표시기를 제공하게 되었다. 그러나 이러한 상호 연관적인 기능은 제대로 발달하지 못한 형태였다. 스마트폰 또는 다른 휴대용 기기에 충전되는 배터리들이 보다 상위 레벨의 유저 인터페이스를 지원해야 한다고 가정한다면 이러한 기능을 사용해보는 것은 어떠한가?
휴대용 보조배터리에서 스마트폰 사이에 USB인터페이스를 이용하여 데이터를 전송하게 되면, 다양한 파라미터 값들이 표시될 수 있다. 이는 사용자 경험을 높여주게 되므로 보조배터리 공급회사들은 자사의 제품이 다른 제품군들보다 두드러지는 기능을 제공하게 된다.
안전 기능 보장하기
휴대용 보조배터리가 과열되어 불이 나는 위험한 사례가 이미 여러 번 있었는데, 그것은 부적절한 사용이나 아니면 제품 자체가 결함이 있는 경우의 문제이다. 표준 보조배터리는 비적합한 온도 레벨에서 얼마 동안 충전하는 것과 같은 이슈들을 다루는데 필요한 ‘지능적’ 판단 기능을 갖추지 못했었다.
그러나 차세대 보조배터리는 충전하는 공간에서 주변을 감지하는 모니터링 시스템을 지원하기도 한다. 이로 인해 주변 환경의 영향을 인지해 고려해야 할 성능이 요구된다. 궁극적으로 향후 개발될 충전기는 보다 포괄적인 안전 장치를 필요로 할 것이다. 그러므로 위험 요소가 발생되는 조건에서는 매우 신속한 반응도 가지게 된다.
배터리 충전 기술의 새로운 접근
전력 반도체 소자를 제공하는 업체들은 수많은 요구에 부응하는 기능을 지원할 수 있는 매우 풍부하고 높은 레벨의 통합된 하드웨어를 보조배터리 제조업체들에게 공급할 필요가 있다. 온세미컨덕터는 보조배터리 시장이 성장해온 방향을 초기에서부터 인식하고 있으며, 그 결과 이러한 변화를 지원할 수 있는 획기적인 기술을 개발해오고 있다.
온세미컨덕터가 출시한 LC709501 보조배터리 충전 플랫폼은 차세대 보조배터리 제품들에게 적용되도록 고집적 싱글칩 솔루션을 엔지니어들에게 제안한다. 컴팩트한 보드는 업계를 선도하는 전력 밀도를 제공하며, 그 결과 공간 제약적인 차세대 디자인에 최상의 설계 솔루션이 된다. 이 소자는 IOS, Android, Window 등 여러 OS 환경에 연계되는 앱에 호환되어 어떤 종류의 스마트 기기와도 인터페이스를 구현하게 될 것이다.
이 칩에는 USB 2.0Full Speed 호스트 컨트롤러가 통합되었고 USB Type-C 연결성도 제공된다. 이 플랫폼은 다른 종류의 전압 공급을 감지할 뿐 아니라 승압 충전과 바이패스 충전 기능을 지원할 수 있다.. 5V, 9V, 12V 출력 전압을 지원할 수 있으며, 다른 기기에 연결되어 사용되도록 Quick Charge(급속 충전) 기능과 Fast Charge(빠른 충전) 기능도 제공한다.
이 플랫폼은 과전류 감지 기능, 과전압 감지, 안전 타이머, 이중 배터리 보호, 온도 감지 모니터링등과 같은 폭넓은 기능을 포함해 수많은 보호 메커니즘들을 수행한다. 배터리의 수명을 고려한 충전 알고리즘을 적용하여, 에너지 저장 용량을 최대화하며 그로 인해 배터리 수명도 연장될 수 있으며, 안전성을 강화하는 기능도 제공한다.
일단 보조배터리가 스마트폰과 연결되면 혁신적인 보조배터리 충전기 앱이 초기에 실행되므로 아이콘이 스마트폰 스크린 앞면에 나타날 것이다. 사용자가 아이콘을 클릭하면 배터리에 남은 에너지 비율 정보와 완전 사용까지의 소모 시간 정보, 충전 모드가 실행될 때의 보조배터리 주변 환경 온도와 상태(이미 완료된 충전 주기의 숫자를 기반으로)를 알려주게 된다. 그 뿐 아니라 이러한 앱의 유저 인터페이스에 회사 로고를 통해 기기의 브랜드를 추가하여 보여주는 기능도 제공한다.
결론
현대의 라이프 스타일은 조만간 보조배터리 제품들의 다양하고 뛰어난 활용 기능을 계속적으로 요구한다. 보다 나은 운영의 효율성, 개선된 사용자 경험 및 신뢰도 증가 등에 관한 수요가 늘어나게 됨에 따라 보다 복잡하고 정교한 제품들의 개발이 필요하게 되며 이와 관련된 성능의 수준도 올라가게 된다.
이에 따라 미래의 보조배터리들은 단순한 전원 관리 변화가 아닌 휴먼 기계 인터페이스(HMI)로서 역할을 하게 될 것인데 이는 곧 감지와 보호 기능 요소가 수반되어야 함을 의미한다.
