mAh가 배터리 용량 단위로 적합하지 않은 이유

스마트폰이나 모바일 배터리 등 배터리 용량을 비교할 때 일반적으로 mAh・Ah(밀리암페어시・암페어시)가 사용된다. 하지만 아이픽스잇(iFixit)은 mAh가 실제로 배터리 용량을 비교하는 데 적합하지 않다고 설명하고 있다.

아이픽스잇이 제시한 휴대용 배터리는 5,000mAh 배터리를 가진 것으로 알려진 스마트폰을 2~3번 정도 완전 충전할 수 있다고 한다. 하지만 성능을 정확히 mAh로 표현하면 5200mAh밖에 되지 않는다. 이렇게 5200mAh짜리 휴대용 배터리로 5000mAh 스마트폰을 2~3번 충전할 수 있다는 혼란이 생기는 이유는 mAh에 대해 방전 용량을 나타내는 기술적으로 올바른 사용법과 에너지 용량(배터리 용량)을 나타내는 구어적 사용법이 혼재되어 있기 때문이라고 한다.

본래 mAh는 1시간당 얼마나 많은 전류를 흘릴 수 있는지(방전 용량)를 나타내는 단위다. 다시 말해 5000mAh 배터리가 있다면 5000mA 전류를 1시간 동안 흘릴 수 있는 용량을 의미하며 전류가 2500mA라면 2시간 동안 흘릴 수 있는 용량이 된다. 하지만 일반적으로 많은 이들은 배터리에 관해 mAh라는 단위를 보면 배터리 용량 자체를 가리키는 것으로 생각하기 쉽다.

예를 들어 3687mAh 배터리를 탑재한 아이폰 12 프로 맥스, 2000mAh 충전식 AA 배터리, 9000mAh 무정전 전원 장치(UPS)라는 표기를 보면 2000mAh 충전식 AA 배터리 2개는 3687mAh짜리 아이폰보다 배터리 용량이 크다, “2000mAh 충전식 AA 배터리 5개를 사용하면 9000mAh의 UPS보다 더 오래 배터리를 유지할 수 있다고 생각할 수 있다. 하지만 실제로 AA 배터리 2개로 아이폰 배터리를 하루 유지할 수 없고 AA 배터리 5개가 UPS를 대체할 수도 없다.

그 이유는 에너지 용량을 나타내기 위해서는 mAh뿐만 아니라 공칭 전압(V)도 고려해야 하기 때문. 공칭 전압은 배터리가 작동하는 동안의 평균 전압을 나타내며 배터리 성능과 관련된 특성 중 하나다. 공칭 전압은 패키지에 기재되어 있으며 아이폰 12 프로 맥스 대체 배터리 패키지를 보면 공칭 전압이 3.83V다.

실제 배터리 용량은 mAh 뿐 아니라 공칭 전압도 함께 봐야 알 수 있다. 이 관계는 mAh 값을 옷에서 S/M/L 사이즈 차이, 공칭 전압을 남성용/여성용으로 생각하면 이해하기 쉬워진다.

예를 들어 같은 M 사이즈라도 남성용이면 여성용보다 사이즈가 큰 게 일반적이다. 따라서 공칭 전압이 같은 종류 배터리를 비교하는 경우가 아니라면 mAh에 의한 배터리 용량 비교가 적절하게 기능하지 않는다는 것이다.

아이픽스잇은 예로 알카라인 AA 배터리, 충전식 AA 배터리(니켈수소 배터리), 리튬이온 배터리를 비교한 시나리오를 들고 있다. 이들 배터리는 화학 조성이 크게 다르기 때문에 공칭 전압은 각각 알카라인 AA 배터리: 1.5V, 니켈수소 배터리: 1.25V, 리튬이온 배터리: 3.6V다. 따라서 모두 2400mAh라고 표기되어 있더라도 2400mAh 리튬이온 배터리는 2400mAh 니켈수소 배터리보다 3배 배터리 용량이 있다는 게 된다.

또 같은 수 배터리를 다른 배열로 팩에 넣어도 팩 전체 배터리 용량은 변하지 않는다. 6개 배터리를 3개씩 2열로 배열한 팩, 2개씩 3열로 배열한 팩, 6개를 직렬로 연결한 팩은 모두 mAh와 공칭 전압은 다르지만 팩 전체 배터리 용량은 같다.

제조업체도 mAh가 정확한 배터리 용량을 나타내는 데 적합하지 않다는 걸 이해하고 있지만 일반 소비자에게 mAh와 공칭 전압을 어필해도 이해하기 어려울 뿐이다. 따라서 제조업체는 구어적인 mAh로 기기에 탑재하는 배터리 전체를 공칭 전압이 3.6V인 거대한 리튬이온 배터리처럼 취급한 숫자를 사용한다. 이를 통해 소비자는 mAh만 비교해 배터리 크기를 비교할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 기술적으로 올바른 방전 용량으로 사용되는 mAh와 구어적으로 배터리 용량을 가리키는 mAh가 혼재되어 있는 게 많은 이들을 혼란스럽게 하고 있다고 아이픽스잇은 지적하고 있다.

그래서 아이픽스잇은 서로 다른 제품 간에 배터리 용량을 비교하기 위해서는 와트시(Wh)를 사용하는 게 좋다고 주장한다. Wh는 mAh를 1000으로 나눈 값에 공칭 전압을 곱하면 계산할 수 있다. 다시 말해 방전 용량이 5200mAh이고 공칭 전압이 10.8V인 배터리 와트시는 5200÷1000×10.8＝56.16Wh다.

아이픽스잇은 배터리 용량을 나타내기 위해 구어적인 mAh를 사용하는 것도 거기에 가정과 제한이 있다는 걸 인식하고 있다면 문제가 없다고 말한다. 하지만 두 배터리 간에 mAh를 비교했을 때 한쪽 값이 부자연스럽게 높거나 낮은 경우에는 공칭 전압을 조사해 와트시를 계산해 비교하는 게 좋다고 조언했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.