전지(장치)

電池

1 개요

물리적 또는 화학적 작용을 통해 전기 에너지를 발생, 공급시키는 장치. 영어로는 배터리(Battery)라고 하며 이는 넓은 범위에서는 전지, 좁은 범위에서는 축전지를 뜻하는 말이다.[1] 흔히 박대리밧데리라고 잘못 말하지만 이는 쎄루모다(셀 모터), 도라꾸(트럭) 등과 같은 일제강점기의 언어적 잔재이므로 사용하지 않는 편이 바람직하다.[2]

가장 흔하게 볼 수 있는 종류의 전지는 역시 화학 전지. 보통 두 가지 금속의 이온화도 차이에서 오는 전위차를 이용한다. 이온의 양이 많을수록 흘려보낼 수 있는 전하의 양도 많기 때문에 같은 종류인 전지의 용량은 크기에 거의 비례한다. 알칼리전지, 수은전지, 리튬이온전지, 건전지가 대표적인 예. 구조 자체는 간단하기 때문에 초등학교 과학실험에도 등장한다. 구리판과 아연판을 산성 용액(묽은 염산이나 묽은 황산)에 담근 뒤 두 판에 꼬마전구로 연결되는 전선을 연결하면 전구에 불이 켜지는 실험이 그것. 집에서는 간단하게 귤이나 레몬, 오렌지 같은 산성을 띄는 과일을 이용해도 된다. 전류가 약하기는 하지만 실사용이 아니니 상관없다.

충전 가능 여부에 따라[3] 충전이 불가능한 1차 전지와 충전이 가능한 2차 전지로 나뉜다.[4] 휴대용 전자기기와 전기 자동차의 발전으로 2차 전지 관련 산업이 엄청나게 커졌다.

워낙 일상적으로 접할 수 있기에 눈치채지 못하는 경우가 많지만, 전자제품 분야의 발전을 가로막는 거대한 벽으로 작용하고 있다. 사실 지난 200년간의 전기전자 기술 발달사 중 가장 발전이 더딘 분야가 바로 전지 분야이다. 당장 스마트폰이나 전기차를 봐도 알 수 있듯, 다른 기술의 발전 속도에 전혀 따라가지 못하고 있는 것. 더군다나 현시대 인류는 전기전자 기술을 중심으로 문명 발전을 하고 있는 상태라서 전지 기술이 사실상 모든 문명 발전의 한계선을 긋고 있는 셈이다. 즉, 전지 기술이 조금이라도 발전하면 인류 전체 문명은 거대한 발전을 하게 된다. 2차 전지가 발달하면서 태어난 스마트폰을 생각해보자. (스마트폰을 1.5V 알카라인 건전지로 쓴다고 생각하면 끔찍하다.)

2 전기화학 전지

  • 상위 항목 : 화학 > 전기화학

화학 전공자들에게 전지라고 하면 볼타 전지(갈바니 전지)와 전해 전지를 떠올린다. 반응이 자발적이냐 아니면 전압을 걸어줘야 진행되는가의 차이. 볼타 전지가 자발적인 쪽이다. 하지만 화학자들의 주된 관심사는 전해 전지. 이쪽은 이온화 경향의 차이에 따른 전위차보다 더 큰 역전위를 걸어줘야 전자가 이동하는데, 이걸 응용해서 도금도 하고 센서도 만들고 여러 가지로 지지고 볶는다. 볼타 전지는 황산을 쓰는데 황산을 뿌리면 볼이 타기 때문에 볼타전지라고 한다.

전지는 작대기를 그어서 표현하는데, 산화 전극이 대개는 왼쪽에 온다.[5] 즉, 볼타 전지의 (-)극과 전해 전지의 (+)극이 왼쪽에 오게 적으면 된다. 작대기 하나는 전극과 용액의 접촉면이고, 작대기 두개는 용액간의 접촉이 직접적이지 않음을 뜻한다. 수능 수준까지는 간단하게 작대기 두개는 염다리라고 이해해도 좋다. 예를 들어 Ag/AgCl과 Pt를 이용한 간단한 pH 미터를 표기법에 맞게 나타내면 이렇게 된다.

Ag|AgCl(s)|HCl, H2(g)|Pt

실험실에서 실제로 쓰는 pH 미터는 주로 포화 KCl을 이용하는데 당연히 이것보다는 복잡하다.

3 관련 항목

이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 전지문서에서 가져왔습니다.</div></div>
  1. ↑ 즉 건전지는 배터리의 범주에서 제외하는 경우가 있다.
  2. ↑ 이 단어가 Batterie라는 독일어에서 차용되었다는 설도 있지만 어렴풋한 이야기다. 본문에도 예시를 들었지만 일제강점기를 살아오신 어르신들이 구사하는 외래어는 대부분 일본식 발음이다. 당연한 이야기지만 일본에서는 지금도 '밧데리'라고 발음한다. 여담으로 이런 전지를 가리키는 핀란드어 단어로 "patteri"(빳떼리)가 있다. 요새는 "paristo"가 권장되지만 간간히 "patteri"가 사용된다고 한다. 예전에 핀란드어에서 외래어를 음차하던 방식에서 비롯된 참사(?).
  3. ↑ "충전 가능"이란 용어를 엄밀히 풀어쓰면, 에너지가 공급되면 "방전되기 전의 상태로 돌아가는 가역반응"이 가능한가로 해석할 수 있다.
  4. ↑ 1차전지는 재료를 구해다 꽂으면 전지가 되는 것(구리+아연+레몬=PROFIT!) 2차전지는 재료를 조립하고 1차전지로 지져줘야(?) 충전해줘야 전지가 되는 것. 3차전지는 2차전지로 충전을 고만해 미친놈들아. 발전기가 발명된 이후로는 1차전지로 2차전지를 충전하는 뻘짓을 안하게 되고, 방전만 가능하냐 충방전이 가능하냐 개념만 남는다.
  5. ↑ 기준 전극이 있을 경우 기준 전극이 무조건 왼쪽.