Ah·Wh·C-rate: 배터리의 숫자를 읽는 법
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3,000mAh라는 숫자만으로 기기가 몇 시간 작동하는지 알 수 있을까요? 먼저 전류, 전하량, 에너지를 구분해야 합니다. 아래 계산기는 정격 정보로 계산하는 연습용이며, 특정 제품의 충전 설정이나 실제 사용 시간을 추천하지 않습니다.
A와 Ah, W와 Wh는 무엇이 다른가?
1Ah는 1A가 1시간 흐를 때 이동하는 전하량이며 3,600C에 해당합니다. 여기서 C는 전하량 단위 쿨롱입니다. C-rate의 C와 같은 뜻이 아닙니다. 일정한 전류를 가정하면 Q = I × t로 계산할 수 있습니다.
배터리 전압은 충방전 중 변합니다. 실제 에너지는 전압과 전류의 곱을 시간에 대해 적분해 구하며, 정격 용량과 공칭 전압을 곱한 값은 공칭 에너지의 근사입니다. 용량이 같더라도 전압이 다르면 에너지가 달라질 수 있습니다.
| 양 | 단위 | 읽는 방법 |
|---|---|---|
| 전류 I | A | 단위 시간에 이동하는 전하량 |
| 용량 Q | Ah 또는 mAh | 정해진 조건에서 주고받은 전하량 |
| 출력 P | W | 에너지를 전달하는 속도, P = V × I |
| 에너지 E | Wh | 전력을 시간에 대해 누적한 양 |
관련 근거 [1] DOE Fundamentals Handbook — Electrical Science, Volume 2
직접 계산해 보기
용량을 전류와 에너지로 바꾸면?
- 시험 전류 · Q × C-rate
- 1.5 A
- 공칭 에너지 · Q × V
- 11.1 Wh
- 이상적 시간 · 1 ÷ C-rate
- 2 시간
3,000mAh = 3Ah. 정격 정보를 이용한 학습용 계산입니다. 실제 충전 완료 시간·사용 시간이나 허용 충전 전류를 뜻하지 않습니다.
0.5C가 몇 A인지는 용량에 달려 있다
C-rate는 전류를 기준 용량으로 나눈 충방전 속도의 표현입니다. 3Ah 셀의 1C는 3A, 0.5C는 1.5A입니다. 6Ah 셀에서 같은 0.5C는 3A가 되므로, C-rate만 같다고 두 시험의 전류가 같은 것은 아닙니다.
정격 용량을 모두 사용할 수 있고 전류가 일정하다는 가정에서는 0.5C가 약 2시간에 대응합니다. 실제 결과는 온도·전압 범위·노화 상태·충방전 조건에 따라 달라집니다. 높은 속도에서 접근할 수 있는 용량이 줄어들 수 있다는 점도 함께 봐야 합니다.
관련 근거 [2] Quantifying the factors limiting rate performance in battery electrodes
SOC는 현재 충전 상태, SOH는 기준 대비 상태
SOC(State of Charge)는 선택한 사용 가능 용량 범위 안에서 현재 충전 상태를 나타내는 지표입니다. SOH(State of Health)는 새 상태나 기준 성능과 비교한 건강 상태입니다. 용량 비율로 정의한 SOH와 저항·출력 관점의 SOH는 평가 기준이 다를 수 있습니다.
예를 들어 동일한 시험 조건에서 기준 용량이 3Ah, 현재 용량이 2.7Ah라면 용량 기준 SOH는 90%입니다. 이것이 “수명이 정확히 10%만 남았다”거나 남은 사용 시간을 직접 알려 주는 값은 아닙니다. 보고서에는 어떤 기준으로 계산했는지 함께 적습니다.
관련 근거 [3] Lithium ion battery degradation: what you need to know
관련 논문·공식 자료
본문의 번호는 아래 자료와 연결됩니다. 예제와 도식은 학습용으로 구성했으며, 논문 원문은 출판사에 따라 접근 권한이 필요할 수 있습니다.
- 공식 자료 · 1992DOE Fundamentals Handbook — Electrical Science, Volume 2 (새 창에서 열림)
U.S. Department of Energy
전류·전하량과 배터리 용어의 기초. 특정 리튬이온 셀의 충전 규격은 아닙니다.
- 논문 · 2019Quantifying the factors limiting rate performance in battery electrodes (새 창에서 열림)
R. Tian et al. · Nature Communications 10, 1933
DOI: 10.1038/s41467-019-09792-9
속도와 용량의 관계 및 전극 내 속도 제한 요인.
- 논문 · 2021Lithium ion battery degradation: what you need to know (새 창에서 열림)
J. S. Edge et al. · Physical Chemistry Chemical Physics 23, 8200–8221
DOI: 10.1039/D1CP00359C
용량·출력 감소와 열화 상태를 구분하는 배경.