미국 위스콘신, 일리노이, 미시간 등 미국 중서부 지역이 매서운 한파로 비상사태를 선언했다. 한때 미니애폴리스의 기온은 영하 45℃까지 떨어지기도 했다. 이런 기온에서는 야외에서 5분 이상 머물 시 동상에 걸릴 위험이 있다. 그렇다면 매일 사용하는 모바일 단말기는 추위 속에서 안전할까?

우선 매일 사용하는 휴대폰이나 노트북, 피트니스 추적기와 스마트 시계, 블루투스 헤드폰, 디지털 카메라, 전자 책 리더, 전자 담배, 드론, 충전 자전거 라이트 등을 살펴보자. 이들 대부분은 리튬 이온 배터리로 작동한다. 리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 높고, 다양한 전류에 대응할 수 있어서 업계 표준으로 사용된다. 그런데 그런 특성 때문에 기온이 0℃ 이하로 떨어지면 문제가 발생한다.

온도가 떨어지면 떨어질수록 배터리 내부 화학 반응이 늦어져, 결과적으로 배터리의 기능이 낮아진다. 영하 37℃ 이하의 기후에서 스마트폰을 휴대할 경우, 5분 만에 완전히 방전될 가능성이 높다.

애플은 아이폰이 영하의 기온에서 제대로 작동하지 않음을 시사하고 있다. 아마존도 킨들에 대해서 똑같이 언급했다. 피트비트는 자사 웨어러블 단말기의 최저 사용 온도를 -10℃로 표시하고 있지만, 피부에 착용한 상태로 한정했다.

이런 규칙은 리튬 이온 배터리를 사용하는 모든 제품에 공통 적용된다. 즉, 만약 이번 북극 폭풍이 일으킨 한파 속에서 외출해야 한다면 스마트폰은 가능한 한 몸에 밀착해야 한다. 그리고 무선 헤드폰은 집에 두고, 외부에 노출되는 시간은 5분 이하여야 한다.

만약 단말기가 얼었을 때는 그냥 충전해서는 안 된다. 충전하기 전 천천히 실온으로 되돌려야 한다. 그렇지 않으면 원치 않는 화학 반응이 일어나 배터리가 아예 손상될 수 있다.

액정 디스플레 역시 추위에 약한 부품이다. LCD는 스마트폰이나 태블릿, 노트북, 디지털 카메라, 스마트 시계, 그리고 자동차의 카 내비게이션이나 조작 패널 등에 사용되고 있다.

액정 디스플레이는 수백만 화소로 구성되며, 트랜지스터가 개별의 화소를 제어한다. 뒤틀린 상태인 액정 분자에 전압을 가하면 분자 방향이 바뀌어 빛이 통과되며 색을 구현해 낸다. 이러한 수백만 화소가 하나로 통합되어 선명한 한 장의 이미지를 만들어 낸다.

하지만 너무 춥다면 액정 기술은 속수무책이다. 액정이 가장 잘 작동하는 것은 0℃에서 50℃까지, 온도가 내려가면 내려 갈수록 표시에 필요한 반응 시간이 느려져 화질이 희미해진다. 소재의 스펙은 이론적으로 -50℃까지 동작이 가능하지만, 많은 소비자용 액정은 4℃ 이하로 떨어지면 문제가 생긴다.

마지막 한파의 영향을 받는 것은 센서다. 소형 자이로 센서와 오실로스코프, 발신기 등 센서는 다양한 데이터를 감지하고 목적지의 위치와 도착까지의 소요 시간, 보행 시 소비한 칼로리 등을 알려 준다. 이러한 부품은 디바이스의 방향과 이동 속도 등을 감지하지만, 역시 극단적인 한파 속에서는 성능이 저하된다.