1. 개요
充電器 / Charger충전기는 휴대 전화, 스마트폰, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 보조 배터리 등 2차 전지가 내장된 휴대용 기기, 혹은 2차 전지 그 자체를 충전하는 도구다. 사용하는 곳이 여러가지이기 때문에 모양도 여러가지며 전압, 종류 등도 여러가지다. 휴대전화 충전기는 촉 끝이 종류마다 다르며 일반 네모 모양인 표준형, 아이폰 충전기 등에 쓰이는 8핀 등이 있다. 당연하지만 콘센트 등의 전원에 꽂아서 사용한다.
2. 종류
충전기에는 기기에 전원을 전달하는 충전기와 배터리를 직접 충전할 수 있는 충전기가 있다. 법적으로 전자는 "직류전원장치"라 적고, 후자는 "충전기"라 적는다. 직류 전원장치는 단순히 안정된 전압만 공급해주면 되며, 충전기는 배터리의 충전량 등을 모니터링 하며 제 때에 알맞는 전압의 전기가 공급되도록 한다. 쉽게 말해 충전이 완료되면 전기를 끊어 과충전을 막는 기능이 있어야 법적으로 충전기라 부를 수 있다. 충전기의 규격은 단자/전원 참고.일반인이 생각하는 충전기는 십중팔구 "직류전원장치"(DC~AC 어댑터[1], 파워 어댑터[2])다. 진짜 충전기는 니켈-수소 전지나 리튬이온/인산철 전지의 전용충전기, 피처폰의 분리형 리튬이온전지를 직접 충전하는 TTA 충전기, 또는 교류 전력으로 자동차, 오토바이, 보트 등의 배터리를 충전하는 “배터리 텐더”(트리클 차저) 정도다.
USB를 통해 스마트폰/태블릿 등을 충전할 때 연결하는 “충전기라고 부르는 것"은 그저 직류전원장치일 뿐이며, 가정용 교류 전원에 연결하면 이를 직류 전원으로 전환해주는 장치(DC~AC 어댑터)에 지나지 않는다. 전기를 배터리에 직접 밀어넣고 끊어주는 부품(충전기)은 본체 안에 들어있다.
2.1. 기기에 전원을 전달하는 충전기
일반적으로, 전원을 공급할 때에는 기기와 맞는 전압(V)의 충전기를 사용해야 한다. 이를 지켰을 때, 공급 전류(A)가 높을수록 충전 속도는 빨라진다. 충전기와 기기의 종류에 따라 공급전압이 가변적인 경우가 있는데, 이 경우에는 공급전력(전압, 전류)이 얼마나 되는지 비교해 보면 성능 비교가 가능하다.대부분 기기를 살 때 충전기가 딸려오게 되는데[3], USB 규격을 사용하는 충전기를 제외하고는 가급적 이렇게 주어진 전용 충전기를 사용하는 것이 좋다. 하지만 충전기를 잃어버려서 새로 구해야 하는 등 비슷한 다른 충전기를 써야 할 일이 있다면, 먼저 내가 가진 기기와 맞는 단자[4]인지부터 확인하고, 기존의 충전기와 같은 전압에 정격전류는 같거나 약간 높은 충전기를 써야 한다. 전압이 안 맞을 경우 기기에 손상이 생길 수 있고, 정격 전류가 낮을 경우 기기가 제대로 동작하지 않거나 충전기, 혹은 운이 나쁘면 기기까지도 손상이 갈 수 있다. 충전기가 내보낼 수 있는 전류량에는 한계가 있는데 기기에서 전류를 자꾸 끌어 쓰면 충전기가 무리하게 되고, 이로 인해 여러 가지 문제가 생길 수 있기 때문이다. 정격 전류가 너무 높은 경우도 문제가 될 수 있는데, 높은 전력을 공급할 것을 가정하고 설계된 전원장치는 전류량을 높은 수준으로 맞추려다 전압을 끌어올려버려 기기를 망가트리는 경우가 있다고 한다.
참고로 법적으로는 충전기라는 표현을 쓰지 못하고, '직류전원장치(DC 파워서플라이)'라는 표현을 써야 한다. 왜냐하면 후술할 TTA 충전기와 같은 물건은 충전기 본체 자체에 충전회로가 들어 있는 방식이기에 인증 규정 자체를 따로 두기 때문이다.
2.1.1. USB 여행용 DC 어댑터
- 제품 목록은 충전기/USB 직류전원장치 참고.
스마트폰이 대중화된 이후 안드로이드폰이 대체로 USB micro B 단자를 사용하면서, 충전 단자들이 USB 규격으로 통일되기 시작했다. 일단 아무데나 꽂으면 충전이 가능하다는 점에서는 사용하기에 편리한 규격이기는 하지만, 온갖 회사에서 각자의 이해관계에 맞게 멋대로 쓰다 보니 파고들어 보면 오히려 골치아픈 면이 있기도 하다.
기본적으로, 모든 기기는 5V 500mA의 모드를 지원한다. 이 규격은 USB 2.0의 규격으로, USB 단자를 꽂고 아무런 신호 전달도 없을 때 이 모드로 동작하게 된다. 3.0의 경우 5V 900mA이며, 대형 외장하드와 같이 고전력을 사용하는 기기를 위해 3.0에서 전류가 더 늘어난 것이다. 이 경우에는 구형 1A 어댑터와 충전속도에 큰 차이가 없다.[5]
단순히 기기에 전원을 공급하는 것 뿐만 아니라, 배터리 충전 등 고출력의 전원이 필요할 때 이보다 큰 전류를 필요로 하게 되면서, 기본적인 전류량만으론 한계가 생겼다. 이를 위해 같은 USB 규격을 사용하면서도 높은 전류를 공급하도록 만들어서 한계를 넘으려고 했는데, 이 때 문제가 생겼다. 기기 입장에서 전류는 많이 끌어쓰고 싶은데, 충전기가 고출력을 지원하는지 확인하지도 않고 기기가 멋대로 고전류를 뽑으려고 했다가는 위에서 말했듯 충전기가 뻗어버릴지도 모르는 일이기 때문. 따라서, 고속 충전을 지원하는지 여부를 알기 위해 기기와 충전기 간에 일정한 신호를 주고받아서 고출력을 지원한다는 것을 확인하면 기기가 전류를 크게 끌어쓸 수 있도록 설계되고 있다.[6]
문제는 이와 관련된 표준이 없던 시절, 이 약속된 신호가 회사마다 모두 달랐다는 것. 같은 충전기를 쓰면서도 어떤 핸드폰에서는 고속 충전이 되고 어떤 휴대폰에서는 저속 충전만 되며, 심지어 충전 중에 터치가 제대로 안 먹거나 소리에 노이즈가 끼는 등의 문제가 생기는 경우도 있는데, 이런 것들이 모두 이로 인한 문제들이다.
2020년대에는 휴대폰 회사들이 표준을 어느정도 지켜나가면서 휴대폰과 충전기 모두 산 지 얼마 안 되었다면 어디에 꽂든지 대체로 고속 충전이 가능하다. 저전력 주변장치나 휴대폰 및 태블릿 외에도, 고출력을 요하는 노트북에도 USB를 통한 충전을 채용하기 시작했다. 여기에는 Power Delivery라는 표준 규격을 이용한다. 이와 함께 USB Type-C 규격을 채용하는 기기도 많아져 현재 자주 사용되는 단자는 USB Type-A에서 USB Type-C로 넘어가는 추세. 비표준 충전 규격 중 대표적인 것으로 퀄컴의 퀵 차지가 있었는데, USB측에서 표준 통일을 위해 파워 딜리버리와의 호환을 강제하게 되면서 퀵차지 4.0부터는 파워 딜리버리와 상호호환이 가능해졌으며, 파워 딜리버리보다 조금 더 세부적인 수준의 충전이 가능해졌다고 한다.
고속 충전이 가능한 기기라고 하더라도, 끌어쓸 수 있는 최대 전류량을 확인하는 것이 좋다. 충전기의 능력이 아무리 좋더라도 기기에서 받을 수 있는 전류의 한계 이상으로는 전류를 밀어넣지 못한다. 간혹 고속충전이 휴대폰 배터리에 나쁜 영향을 줄 수 있다는 이야기가 있는데, 휴대폰 내부에는 충전 전류를 제어하는 IC가 들어있어 위험할 만큼 전류가 들어가지 않도록 제어된다. 물론 배터리 수명을 위해서는 저속충전이 더 좋기는 하지만, 배터리를 휴대폰에서 꺼내어 멋대로 충전한 것도 아니고 휴대폰을 통해 충전하면서 배터리 수명이 급격히 깎인다면 그건 명백히 휴대폰 설계가 잘못된 것이며, 그런 문제가 있는 채로 상품이 출시되는 경우는 거의 없다고 볼 수 있다.
스마트폰의 보급과 함께 충전 단자가 표준화된 USB를 통해 충전하는 일이 많아져 일체형 케이블이 아닌 USB 케이블로 따로 연결하는 충전기가 늘고 있다. 장점은 케이블이 단선되어도 기존처럼 충전기를 전부 교체하는게 아니라 충전 케이블만 교체하면 되고, microUSB 5핀을 사용하는 장치와 Apple의 Lightning 케이블을 사용하는 장치도 번거롭게 충전기를 더 들고다니는게 아니라 케이블만 바꿔 들고다니면 된다. 거기다 개인이 스마트폰과 태블릿 컴퓨터 등 한개의 단말기가 아닌 여러개의 단말기를 사용하는 시대가 도래하다보니 충전 단자가 2개, 많으면 5개 이상까지 지원하는 충전기도 많이 보급되고 있다. 다만 케이블 교체형은 사용하는 USB케이블의 성능이 충전속도에 영향을 미치기 때문에 이것도 신경을 써야 한다. 너무 싸구려 케이블을 꽂으면 분명히 충전 중인데 배터리 잔량이 줄어드는 모습을 볼 수 있다.
삼성 갤럭시 북을 비롯한 노트북에도 충전단자가 스마트폰과 동일한 USB케이블로 충전을 하기 시작하긴 했지만 스마트폰 충전용 대가리를 꽂아놓고 충전하면 저속충전 경고창이 뜨므로 대가리가 스마트폰용에 비해 큰 노트북 충전용 대가리에 연결해야 한다.
2020년대에는 질화갈륨의 이점을 이용한 충전기들이 대중화되는 중이다. 특히 한 충전기에 여러개의 포트가 있는 충전기들이 많은 인기를 끄는데, 기존의 난잡한 USB규격이 점차 C-Type로 통일되가는 영향도 적지 않다. 여기에 블루투스 이어폰같이 충전을 필요로 하는 주변기기들을 보유하는 사례가 늘은 것도 한몫 한 것은 덤.
스마트폰 제조사나 메이저 제조사에서는 주로 2포트 이하, 40w미만의 저출력 제품을 많이 출시하고, 고출력의 경우 1포트 제품을 출시한다. 반대로 고출력 다포트 충전기의 경우 베이스어스, Toocki 등의 중국 업체들과 중소규모 업체들이 판매하고 있다. 이쪽의 경우 65W 3포트[7]가 메인이며, 간혹 100W, 140W나 4-5포트 제품들도 나오는 중이다.
2.2. 배터리를 직접 충전하는 충전기
대한민국에 가장 많이 보급된 충전기는 피처폰을 충전하는 한국정보통신기술협회(TTA) 인증을 받은 4.2V 충전기일 것이다. 단자/휴대전화 참고.그 이전에는 원통형 전지, 껌전지 등 각종 이차 전지를 충전하는 충전기도 존재하였다. 특정 종류의 배터리만 충전하며 꽂기만 하면 간단하게 충전되는 충전기가 있는가 하면, 더 나아가 급속충전을 시켜주거나, 니켈충전지의 기억 효과를 방지하는 기능이 있는 충전기도 있다. 최근에는 LCD 창이 달려서 온갖 종류의 배터리를 인식하고, 다양한 배터리와 호환되며, 배터리를 충전하는 것 뿐만 아니라 필요에 따라 방전도 조절하는 등 온갖 세부 설정을 하여 사용할 수 있는 충전기도 있다. 다만 현 시점에서 니켈 충전지 시장이 많이 쇠퇴하였기 때문에 특수기능이 있는 비싼 충전기를 제외하면, 배터리 제조사에서 만든 기본 충전기 정도나 판매되고 있다고 봐도 무방할 정도가 되었다.
워크맨으로 음악을 듣던 시절, 이를 구동하기 위해 껌전지와 그 충전기를 많이 사용했었고, 디지털 카메라가 보급되던 초창기(리튬이온 배터리가 널리 보급되기 이전)에는 AA사이즈 니켈-수소 배터리를 사용했기 때문에,[8] 충전기 역시 많이 보급되었었다.
무선 모형(RC카) 쪽에서는 이에 특화된 특별한 충전기를 쓰기도 한다. 이 분야는 가급적 가벼운 무게에 출력이 좋은 배터리를 탑재하는게 유리한 분야인데[9], 같은 배터리(무게)라도 충전 방법에 따라 출력이 조금 더 좋아질 수도 있기 때문이다. 경주 대회에서는 한 끗 차이가 승패를 좌우하므로, 전하를 살살 밀어넣고 빼며 배터리를 길들이는 충전기가 존재한다.[10] 이는 미니카 배터리 항목에 자세히 정리되어 있다.
참고로, 리튬이온 계열 이차전지는 화재 가능성이 있기 때문에 보호회로를 탑재하고 충전해야 한다. 따라서 리튬전지 배터리'셀'을 직접 충전하는 충전기는 찾아보기 힘들고, 보호회로에 전기를 공급하는 장치(USB 직류전원장치 등) 모습으로 제품들을 찾아볼 수 있다.
3. 주의사항
충전기를 사용하는 중에는 전자기파가 발생될 수 있다. 일정 전압의 직류 전압을 지속적으로 유지시키는 과정에서 생기는 것. 이로 인해 중파 방송에 잡음이 낀다든지 하는 전파 방해, 즉 유도장해가 생길 수 있다. 만약 사용 단자가 USB 3.2 Gen 1x1 규격이라면 Wi-Fi, 무선 마우스, 블루투스까지 교란시킨다.오래되거나 부실한 충전기는 삐이- 혹은 찌이익- 거리는 소리가 난다. 이는 충전기 구조가 SMPS이기 때문으로, 내부의 IC가 고주파 신호를 만들어(스위칭) 변압기에 통과시키는데 이 때 변압기가 미세하게 진동하면서 나는 소리다. 폭발하거나 하지는 않으니 안심하자. 신경쓰인다면 노란색 변압기에 에폭시를 떨어트려 주면 된다.
4. 기타
목욕 중 충전기에 연결된 스마트폰을 조작하던 사람들이 그만 휴대폰을 욕조에 빠뜨리고 그대로 감전사하는 사례가 늘고 있다고 하나, 5V~9V 정도의 전압과 휴대폰 충전기의 전류량으로는 사람을 죽이지 못한다. 젖은 손으로 충전기 콘센트를 다뤘거나 충전기와 멀티탭이 욕조 안으로 끌려들어 온 것이 보통 원인일 것으로 분석된다.#(영문) 그러나 충전기의 절연이 불량하다면 원래 5V~9V만 공급되어야 할 2차측으로 110/220V가 그대로 흘러가서 감전이 일어날 위험이 있다. 특히 일부 중국산 충전기에서 이러한 경우가 있다.관련 영상 물론 이러한 충전기는 안전 인증을 통과하지 못한다.그 외에 자동차 연료 중 가스연료인 LPG/LNG/CNG는 주유기가 아닌 충전기라 불리며, 가스 충전기가 있는 곳을 휘발유/경유/등유와 달리 주유소가 아닌 가스 충전소라고 한다. 다만 이쪽은 한자가 充塡으로 다르다.[11]
5. 관련 문서
[1] 대표적으로 옛날 노트북 / 게이밍 노트북 전원에 꽂는 벽돌 같은 물체이다.[2] 소형으로 만들고 "여행용 어댑터(Travel adapter)"라고 부르기도 한다. 번역기가 해석하면 개차반이 될 것 같이 핵심적인 단어(전원)가 빠진 이름이긴 한데, 이미 시중의 USB 충전기들에 Travel adapter라고 적혀있는 것이 많다.[3] 최신 기종의 경우, 환경 문제를 이유로 전화기를 사면 전화기만 받는 방식이며, 충전기는 따로 구매해야 한다.[4] 스마트폰의 경우 USB micro-B, 라이트닝, USB-C 세 종류의 단자가 존재한다.[5] 컴퓨터 본체에 USB를 연결하듯이 스마트폰을 연결시키면 미세하게나마 소량의 전원을 공급받아 충전이 가능하긴 하다.[6] 이 과정 없이 끌어 간다면 출력을 초과해서 무리하게 끌어 쓸 수 있으므로 신호를 주고 받아서 최대로 전력을 얼마나 끌어다 쓸지 협상을 한다. 무리하게 끌어다 쓴다면 충전기나 보드가 고장나거나 심하면 화재로도 이어 질 수 있다.[7] C타입 2개, A타입 1개[8] 현재도 플래시를 구동하기 위한 용도로써는 AA사이즈 이차전지가 많이 쓰인다.[9] 무게를 줄이기 위해 기기에는 배터리 팩보다는 배터리셀을 그대로 쓰는 경향이 있다. 따라서 이를 충전하는 "전용 충전기"가 필요하기 마련이다.[10] 충전 시간은 20일 정도, 급속 충전과는 다른 세계다.[11] 교통카드 충전도 이쪽에 해당한다.