배터리 사용 시간 계산기란?
이 계산기는 세 가지 값을 바탕으로 배터리가 기기를 얼마나 오래 구동할 수 있는지 추정합니다. 즉 배터리 용량(밀리암페어시, mAh), 기기의 평균 소비전류 또는 부하(밀리암페어, mA), 그리고 실제 환경에서 발생하는 손실을 반영하는 효율 계수입니다. IoT 센서, 손전등, 드론, 보조배터리, DIY 전자 프로젝트 등에 들어갈 배터리 용량을 가늠할 때 유용합니다.
사용 방법
배터리 용량(대부분의 셀과 배터리 팩에 표기되어 있으며 예: 2000 mAh)과 기기의 소비전류(mA), 그리고 효율(%)을 입력하세요. 이론상 최댓값을 보려면 100%를 사용하면 되지만, 전압 변환 손실과 발열, 그리고 배터리가 정격 용량을 100% 발휘하는 경우가 드물다는 점 때문에 80~90%가 더 현실적입니다. 결과는 가동 시간을 시간 단위로 보여주고, 보기 쉽게 '몇 시간 몇 분'으로도 나눠서 표시합니다.
계산 공식
가동 시간은 다음과 같이 계산합니다.
$$\text{시간} = \frac{\text{용량}_{\text{mAh}}}{\text{부하}_{\text{mA}}} \times \text{효율}$$
용량은 밀리암페어시, 부하는 밀리암페어 단위이므로 두 값을 나누면 곧바로 '시간'이 나옵니다. 효율(백분율로 입력 후 소수로 변환)은 이상적인 결과값을 실제에 가까운 추정치로 낮춰줍니다.
계산 예시
2000 mAh 배터리가 100 mA를 소비하는 기기를 85% 효율로 구동한다고 가정하면:
$$(2000 \div 100) \times 0.85 = 20 \times 0.85 = \textbf{17시간}$$
즉 약 17시간 0분, 총 1020분의 가동 시간입니다.
일반적인 시나리오에서의 런타임
아래 표는 세 가지 용량(1000, 2000, 5000 mAh)과 세 가지 부하(10, 100, 500 mA)에 대한 예상 런타임을 나타냅니다. 모두 현실적인 85% 효율로 계산됩니다. 효율은 전압 변환, 자체 방전, 실제 사용 가능 용량이 정격 수치보다 낮다는 사실 등으로 인한 손실을 고려합니다. 런타임 공식은 다음과 같습니다:
$$\text{런타임 (h)} = \frac{\text{용량 (mAh)}}{\text{부하 (mA)}} \times \frac{85}{100}$$| 용량 (mAh) | 부하 (mA) | 런타임 (시간) | 런타임 (h:분) |
|---|---|---|---|
| 1000 | 10 | 85.0 | 85시간 00분 |
| 1000 | 100 | 8.5 | 8시간 30분 |
| 1000 | 500 | 1.7 | 1시간 42분 |
| 2000 | 10 | 170.0 | 170시간 00분 |
| 2000 | 100 | 17.0 | 17시간 00분 |
| 2000 | 500 | 3.4 | 3시간 24분 |
| 5000 | 10 | 425.0 | 425시간 00분 |
| 5000 | 100 | 42.5 | 42시간 30분 |
| 5000 | 500 | 8.5 | 8시간 30분 |
런타임은 용량에 정비례하고 부하에 반비례합니다. 용량을 두 배로 늘리면 런타임도 두 배가 되고, 부하를 10배로 늘리면 런타임은 1/10로 줄어듭니다. 용량에 비해 높은 부하는 내부 전압 강하가 커져서 효율을 85% 이하로 낮출 수도 있습니다.
mAh, Wh 및 전류 변환
mAh는 에너지가 아니라 전하량을 측정합니다. 다양한 전압의 배터리를 비교하려면 와트시(Wh)로 변환해야 합니다. 주요 관계식은 다음과 같습니다:
$$1\ \text{A} = 1000\ \text{mA} \qquad \text{Wh} = \frac{\text{mAh} \times \text{전압}}{1000} \qquad \text{mAh} = \frac{\text{Wh} \times 1000}{\text{전압}}$$암페어에서 밀리암페어로
| 암페어 (A) | 밀리암페어 (mA) |
|---|---|
| 0.01 | 10 |
| 0.1 | 100 |
| 0.5 | 500 |
| 1 | 1000 |
| 2 | 2000 |
일반적인 전압에서 mAh를 Wh로
| 용량 (mAh) | 전압 | 에너지 (Wh) |
|---|---|---|
| 2000 | 3.7 V | 7.4 |
| 2000 | 5 V | 10.0 |
| 2000 | 12 V | 24.0 |
| 3000 | 3.7 V | 11.1 |
| 5000 | 3.7 V | 18.5 |
| 10000 | 3.7 V | 37.0 |
용량 변환 예시
정격 3000 mAh, 3.7 V인 일반적인 18650 셀은 약 11.1 Wh의 에너지를 저장합니다. 동일한 11.1 Wh를 5 V(USB 출력)로 표현하면 2220 mAh에 해당합니다. 그래서 10000 mAh 파워뱅크가 전압 스텝업과 변환 손실을 고려하면 5 V USB 포트에서 10000 mAh보다 눈에 띄게 적은 용량을 제공하는 이유입니다.
자주 묻는 질문
효율 계수는 왜 넣나요? 실제 배터리는 내부 저항, 전압 레귤레이터, 온도 등으로 인해 에너지를 잃기 때문에 실사용 가동 시간은 보통 이론값의 80~90% 수준입니다.
제 기기는 mA가 아니라 A(암페어)를 쓰는데요? 부하를 입력하기 전에 암페어에 1000을 곱해 mA로 변환하세요(\(1\,\text{A} = 1000\,\text{mA}\)).
전압 차이도 반영되나요? 아니요. mAh 기반 추정은 기기와 배터리의 전압이 서로 호환된다고 가정합니다. 전압이 다른 경우 용량을 와트시(Wh)로 변환해 계산하는 것이 좋습니다.
