아두이노의 소비전력과 보조배터리 사용가능 시간

Seok-Hyun Ga 아두이노 2020년 10월 17일

아두이노의 소비전력 구하기

아두이노의 소비 전력은 USB 전압/전류계를 이용하여 측정하였다. Aliexpress에서 매우 저렴한 가격으로 구매할 수 있다.

WiFi(ESP-01S) 모듈 1개와 DHT11 센서를 설치한 내 기기의 경우 5V, 0.1A가 측정되었다. 따라서 단위시간 당 소비전력을 계산하면,

55V ×0.1×0.1A=0.5=0.5W

이고, 이를 1시간동안 사용시 소모전력으로 환산하면

0.50.5W ×1×1hour =0.5=0.5Wh

가 된다.

일반적인 배터리는 mAh(밀리암페어시, 밀리암페어아워)로 표기되어 있다. 일반적으로 한국에서는 kWh, Wh 등의 단위를 주로 사용하기 때문에 혼란스러울 수 있다.

1000010000mAh의 배터리 용량을 소비전력으로 환산해보겠다. mAh가 의미하는 바는 Ah의 1100011000 단위이다.

즉, 10001000mAh=1=1Ah라고 볼 수 있다.

그렇다면 Ah는 무엇인가? 11A가 1시간 동안 흘렀을 때의 총 전하량을 상징하는 단위이다. 예를 들어 11A로 3시간 동안 흐른 총 전하량은 33Ah가 된다.

보통 전하량은 C(쿨롱) 단위를 사용하는데, Ah(암페어시)와 무엇이 다를까?

둘다 ‘전하량’을 나타내는 단위라는 것은 동일하다. 다만, 스케일이 다를 뿐이다.

C(쿨롱)은 A·s(암페어-초)와 동일한 단위이다. 즉, 11C은 11A의 전류가 11초 동안 흘렀을 때의 전하량이다.

11A 전류가 11시간 동안 흘렀을 때의 전하량을 쿨롱단위로 표현하면

11A ×3600×3600초=3600=3600C 이 된다.

즉, 11Ah = 36003600C이다.

보조배터리는 일반적으로는 3.73.7V이다. (이에 대한 스펙은 보조배터리에 적혀있다.)

따라서 1시간 동 전류량으로 되어 있는 1000010000mAh(==10$Ah)를 전력으로 환산하면

1010Ah××3.7(V)(V) = 37$(Wh)

이 된다.

0.5(Wh)를 소모하므로, 이론상 74시간 사용가능하다. 하지만 보통 배터리는, 자신의 용량의 60~80%까지만 충전되도록 설계한다.

그 이유는, 배터리의 용량이 이를 넘어설 수록 폭발 위험성이 높아지기 때문이다. 그래서 자신의 총 용량의 일부만을 사용하게 제어된다. (LPG연료를 사용하는 자동차에서, 가스통의 최대 충전량의 일부까지만 충전이 되도록 제한을 걸어놓은 것과 비슷하다 볼 수 있다.)

이를 감안할 경우 44.4 ~ 59.2 시간 정도 사용이 가능할 것으로 예상된다.