배터리 사용시간 계산기

효율 100%는 배터리 정격 방전 전류로 시험한 실험실 조건에서만 적용됩니다. 전압 레귤레이터나 DC-DC 컨버터를 거쳐 전원을 공급받는 기기는 변환 손실만으로도 보통 80~90% 효율이 나오며, 노후되거나 저온이거나 정격보다 빠르게 방전되는 배터리라면 사용 가능 용량이 더 줄어듭니다. 애매하면 100%보다는 80~85%가 더 안전한 계획값입니다.

이 계산기의 초기 입력은 용량 2000mAh, 부하 전류 500mA, 효율 85%입니다. 첫째, 효율을 소수로 바꿔 정격 용량에 곱하면 실제로 쓸 수 있다고 가정하는 용량이 나옵니다 — 2000 × 0.85 = 1700mAh입니다. 둘째, 이 값을 부하 전류로 나누면 시간이 나옵니다 — 1700 ÷ 500 = 3.4시간이고 화면에는 3.40 h로 표시됩니다. 셋째, 아래 보조 줄의 시·분 표기는 같은 값을 분으로 바꾼 것으로, 3.4 × 60 = 204분을 60으로 나눠 3시간 24분이 됩니다. mAh를 mA로 나누면 단위가 시간으로 떨어지는 이유는 mAh가 곧 mA 곱하기 시간이기 때문이라, 중간에 별도의 환산 상수가 필요 없습니다.

같은 2000mAh와 500mA에서 효율만 바꿔 보면 결과가 그대로 비례합니다. 효율 100%면 2000 × 1.0 ÷ 500 = 4.00시간, 90%면 3.60시간, 85%면 3.40시간, 75%면 3.00시간입니다. 효율이 결과에 곱셈으로 들어가기 때문에 사용시간은 효율에 정비례하는데, 여기서 비례하는 것은 %p 차이가 아니라 배율입니다. 100%에서 90%로 10%p 낮추면 4.00시간이 3.60시간이 되어 정확히 10% 줄지만, 85%에서 75%로 똑같이 10%p를 낮추면 3.40시간이 3.00시간이 되어 11.76% 줄어듭니다. 부하 전류는 나눗셈으로 들어가므로 500mA를 250mA로 절반 줄이면 시간은 두 배인 6.80시간이 되고, 1000mA로 두 배 늘리면 1.70시간으로 반토막이 납니다. 다만 전류 쪽이 효율보다 더 세게 듣는다는 뜻은 아닙니다 — 효율을 85%에서 100%로 올려도, 부하를 500mA에서 425mA로 15% 줄여도 결과는 똑같이 4.00시간입니다. 두 입력은 대칭이고, 실제 설계에서 전류를 줄이는 쪽이 더 쓸모 있는 이유는 효율에는 100%라는 천장이 있어 더 올릴 여지가 없기 때문입니다.

이 계산기는 효율이 0 이하이거나 100%를 넘으면 값을 내지 않고 줄표를 표시합니다. 정격 용량보다 더 많이 쓸 수 있다는 입력은 물리적으로 성립하지 않기 때문입니다. 용량이나 부하 전류가 0 이하일 때도 마찬가지로 계산하지 않는데, 부하가 0이면 나눗셈 자체가 성립하지 않고 결과가 무한대가 되기 때문입니다. 실제로 부하가 0에 가까운 상황에서는 자기방전이 지배적이라 이 공식이 의미를 잃습니다. 부하 전류 입력의 최솟값을 0.001mA로 둔 것도 그 때문이며, 아주 작은 값을 넣으면 계산은 되지만 수천 시간 같은 비현실적인 값이 나옵니다.

보조배터리에 적힌 10000mAh를 에너지로 착각하기 쉽지만, mAh는 전류에 시간을 곱한 전하량이고 에너지가 되려면 전압을 한 번 더 곱해야 합니다. 리튬이온 셀의 공칭 전압이 대략 3.7V라면 10000mAh는 10000 × 3.7 ÷ 1000 = 37Wh에 해당합니다. 이 에너지를 5V USB로 내보내면 전압이 올라간 만큼 전류 용량은 줄어들어, 손실을 무시해도 37 ÷ 5 = 7.4Ah, 즉 7400mAh밖에 안 됩니다. 실제로는 승압 변환 손실까지 있어 그보다 더 적습니다. 그래서 10000mAh 보조배터리로 3000mAh 스마트폰을 세 번 충전할 수 있다는 계산은 맞지 않고, 두 번 남짓이 현실적입니다. 서로 전압이 다른 기기끼리는 mAh를 직접 비교하면 안 됩니다.

많은 기기는 일정한 전류를 계속 쓰지 않고 잠깐 동작했다가 오래 대기합니다. 이럴 때는 두 전류를 시간 비율로 가중평균해 하나의 값으로 만들어야 합니다. 예를 들어 동작 중 100mA를 쓰고 대기 중 1mA를 쓰는 기기가 전체 시간의 10%만 동작한다면, 평균 전류는 0.1 × 100 + 0.9 × 1 = 10.9mA입니다. 이 값을 위 계산기에 넣으면 2000 × 0.85 ÷ 10.9 ≈ 156시간, 약 6.5일이 나옵니다. 같은 배터리로 동작 전류 100mA를 계속 쓴다고 가정하면 17시간에 그치므로, 듀티비를 어떻게 잡느냐가 결과를 아홉 배 넘게 바꿉니다. 슬립 전류를 무시하고 계산하지 마세요.

이 계산은 배터리가 마지막 한 방울까지 같은 조건으로 전력을 내준다고 가정하지만 실제는 다릅니다. 방전 전류가 클수록 뽑아낼 수 있는 총 용량이 줄어드는 현상이 있어, 정격 시험 조건보다 빠르게 방전하면 표기 용량에 못 미칩니다. 또 방전이 진행되면 셀 전압이 서서히 내려가고, 기기의 저전압 차단이 걸리는 순간 남은 용량이 있어도 동작이 멈춥니다. 저온에서는 내부 저항이 커져 같은 부하에도 전압이 더 크게 떨어지므로 차단이 더 일찍 걸립니다. 여기에 배터리 노화까지 겹치면 새 제품 기준 계산값은 상한선으로만 봐야 합니다.

여기서 다루는 모델은 일정한 부하 전류와 일정한 사용 가능 용량을 가정한 가장 단순한 형태입니다. 방전 곡선, 온도 의존성, 노화, 자기방전은 어느 것도 식에 들어 있지 않고 전부 효율 계수 하나로 뭉뚱그려 근사합니다. 그래서 효율값을 얼마로 잡느냐가 사실상 이 계산의 정확도를 결정합니다. 이 페이지 설명의 기준일은 2026년입니다. 근거: 공식 자체는 특정 배터리 화학이나 제조사 사양이 아니라 mAh의 정의에서 곧바로 나옵니다 — mAh는 mA 곱하기 시간이므로 mAh를 mA로 나누면 시간이 됩니다. 따라서 이 관계는 리튬이온이든 니켈수소든 알칼라인이든 동일하게 성립하며, 화학 종류에 따라 달라지는 것은 공식이 아니라 효율값으로 잡아야 할 숫자입니다. 실제로 2000 × 0.85 ÷ 500 = 3.4로 화면의 3.40 h와 일치합니다.