이 계산기로 무엇을 할 수 있나요
IoT 센서 배터리 수명 계산기는 배터리로 동작하는 기기 — 무선 센서, 비콘, GPS 트래커, 또는 저전력 마이크로컨트롤러 노드 — 가 배터리가 소진될 때까지 얼마나 오래 작동하는지 예측해 줍니다. 필요한 입력값은 세 가지뿐입니다. 밀리암페어시(mAh) 단위의 배터리 용량, 밀리암페어(mA) 단위의 평균 소비 전류, 그리고 배터리가 표기 용량의 100%를 그대로 내주는 경우는 거의 없다는 점을 반영하기 위한 사용 가능 용량 보정 비율입니다.
사용 방법
먼저 배터리 용량을 입력합니다(예: CR2032 코인 셀은 약 220mAh, AA 알칼라인 전지는 약 2,000~2,500mAh입니다). 다음으로 기기의 평균 전류를 입력하세요. 이는 한 번의 전체 듀티 사이클 동안의 시간 가중 평균값으로, 깊은 절전(딥 슬립) 상태의 전류와 무선 송신·센싱 시 발생하는 짧은 순간의 전류 폭증을 함께 반영한 값입니다. 마지막으로 자가 방전, 온도, 전압 컷오프 등을 감안한 보정 계수(보통 80~90%)를 설정합니다. 결과는 작동 시간이 시간·일·년 단위로 표시됩니다.
공식 설명
핵심 관계식은 간단합니다.
$$\text{Life}_{hours} = \dfrac{\text{Capacity}_{mAh} \times (\text{Derating}/100)}{\text{Current}_{mA}}$$수명(시간) = 사용 가능 용량(mAh) ÷ 평균 전류(mA) 입니다. mAh ÷ mA의 단위가 약분되어 시간(hours)이 남기 때문입니다. 사용 가능 용량은 표기 용량에 보정 비율을 곱한 값입니다. 시간을 24로 나누면 일(day), 8,760으로 나누면 년(year) 단위가 됩니다.
$$\text{Life}_{years} = \dfrac{\text{Life}_{hours}}{8760}$$
계산 예시
어떤 센서가 2,000mAh 배터리를 사용하고 평균 0.05mA를 소비하며, 사용 가능 용량이 85%라고 가정해 봅시다. 사용 가능 용량 = \(2{,}000 \times 0.85 = 1{,}700\,\text{mAh}\).
$$\text{Life} = \dfrac{1{,}700}{0.05} = 34{,}000\ \text{시간} \approx 1{,}416.7\ \text{일} \approx 3.88\ \text{년}$$
일반적인 배터리 용량 및 센서 전류 드로우
배터리 수명은 두 가지 수치에 따라 달라집니다: 배터리가 보유한 전하량(mAh 단위의 용량) 및 기기가 평균적으로 소비하는 전류(mA 또는 µA). 아래 표는 일반적인 셀과 IoT 작동 모드의 대표 값을 나열합니다. 전송 중 최대 전류가 아니라 수면 기간을 포함한 평균 전류를 사용하세요.
일반적인 배터리 용량
| 배터리 | 정격 전압 | 일반적인 용량 |
|---|---|---|
| CR2032 코인 셀 | 3.0 V | ~220 mAh |
| AAA 알칼라인 | 1.5 V | ~1000 mAh |
| AA 알칼라인 | 1.5 V | ~2500 mAh |
| AA 리튬 (Li-FeS₂) | 1.5 V | ~3000 mAh |
| 18650 Li-ion | 3.7 V | ~3000 mAh |
일반적인 IoT 전류 드로우
| 작동 모드 | 일반적인 평균 전류 |
|---|---|
| 깊은 수면 (MCU + RTC) | 5–15 µA |
| BLE 비콘 (평균) | 20–50 µA |
| LoRaWAN 센서 (평균) | 30–100 µA |
| Wi-Fi 센서 (평균) | 1–5 mA |
이러한 용량은 공칭값입니다: 실제 사용 가능한 용량은 높은 전류, 낮은 온도 또는 전압 차단점 근처에서는 더 낮으므로, 런타임 공식에서 감소 계수가 적용됩니다.
전류 및 용량 단위 변환
데이터시트는 암페어, 밀리암페어, 마이크로암페어를 혼용하므로, 나누기 전에 모든 것을 단일 단위로 변환하세요. 이 계산기는 용량을 mAh 단위로, 전류를 mA 단위로 예상합니다.
| 량 | 변환 |
|---|---|
| 전류 | 1 A = 1000 mA |
| 전류 | 1 mA = 1000 µA |
| 전류 | 1 A = 1,000,000 µA |
| 용량 | 1 Ah = 1000 mAh |
마이크로암페어를 밀리암페어로 변환하는 예시
| 마이크로암페어 (µA) | 밀리암페어 (mA) |
|---|---|
| 10 µA | 0.01 mA |
| 30 µA | 0.03 mA |
| 50 µA | 0.05 mA |
| 100 µA | 0.10 mA |
| 500 µA | 0.50 mA |
| 1000 µA | 1.00 mA |
마이크로암페어를 밀리암페어로 변환하려면 1000으로 나누세요(소수점을 왼쪽으로 세 자리 이동). 예를 들어, 50 µA 평균 드로우는 전류 입력란에 0.05로 입력됩니다.
자주 묻는 질문
'평균 전류'란 무엇인가요? 한 번의 전체 사이클 동안의 평균 전류를 뜻합니다. 예를 들어 어떤 기기가 평소 10µA로 절전하다가 5분마다 2초 동안 20mA로 깨어난다면, 그 5분 구간 전체에 대한 가중 평균을 계산해야 합니다.
왜 보정 계수가 필요한가요? 실제 배터리는 자가 방전, 저온, 그리고 완전히 비기 전에 작동을 멈추는 실효 전압 컷오프 때문에 용량 손실이 생깁니다. 따라서 실제 사용 가능 용량은 표기된 정격보다 낮습니다.
결과가 정확한가요? 아니요. 어디까지나 계획 수립을 위한 추정치입니다. 실제 수명은 온도, 순간 최대 전류, 레귤레이터 효율, 배터리 화학 종류 등에 따라 달라집니다. 항상 여유분을 두고 설계하세요.
