우리의 일상 속에는 매우 다양한 형태의 배터리(혹은 전지)가 존재합니다. 그리고 이러한 배터리는 매우 작은 형태의 전자기기부터 큰 형태의 기기까지 이들의 전원으로 사용되고 있습니다. 그리하여 이 배터리에 대하여 기본적인 이해부터 실생활에서 어떻게 쓰이고 있는지에 대해 알아보고자 합니다. 그럼 아래에서 자세히 설명하겠습니다.
Ⅰ. 배터리(Battery), 전지(電池)에 대해서
먼저 기본적으로 배터리는 영어식 표현입니다. 그리고 전지는 또는 건전지(dry cell)는 우리말 형태의 표현이며 건전지는 조금 범위가 작은 전지의 표현입니다. 암튼 이 전지의 정의는 화학반응(산화-환원 반응)을 통해 발생한 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치라고 할 수 있습니다.
아래는 일상 속에서 쉽게 접할 수 있는 배터리의 실제 이미지입니다.
상기의 배터리, 전지의 이미지는 우리가 흔히 부르는 리모컨 건전지부터 손전등 배터리, 차량 키 배터리, 전동공구의 배터리, 차량용 배터리까지 그 외에도 다양한 형태의 배터리를 예시로 보인 것입니다.
◈ 건전지( 乾電池 / Dry cell )에 대해서
건전지의 '건'자는 한자로 '乾'(하늘 건, 마를 건) 자로 표현이 됩니다. 즉 전지를 만들었을 초기에는 전해액이 액체였던 '습식 전지'였으나 이후 전해액의 누수 문제를 해결하기 위해 섬유질을 이용하였고 이러한 부분으로 초기 전지와 구분하기 위해 건전지( 乾電池 / Dry cell )라고 부르게 된 것이며 이러한 건전지는 1차 전지에 해당합니다. 또한 1차 전지 중 양극, 음극, 전해액의 종류에 따라 망간 전지(망가니즈 전지), 알칼리 전지, 수은 전지 등으로 불립니다. 그리고 이 1차 전지는 방전이 되면 재충전이 불가능한 단점도 있습니다.
Ⅱ. 배터리(Battery), 전지(電池)의 구분
먼저 전지는 크게 1차 전지와 2차 전지(축전지)로 구분됩니다. 그 구분의 기준은 충전의 가능 여부입니다. 즉 1차 전지는 재충전이 불가능한 전지이고 2차 전지는 재충전이 가능하다는 뜻입니다. 여기서 좀 더 구분을 하면 3차 전지로 자가발전이 가능한 연료 전지까지 생각할 수 있습니다. 그리고 한 가지 더 이야기하면 태양 전지도 있습니다.
- 1차 전지(primary cell) : 재충전이 불가능한 전지로 재사용할 수 없으며 강제로 재충전 시 전해액의 누수, 파손 및 폭발과 같은 사고가 발생합니다. 대표적인 예로 수은 전지, 알칼리 전지, 망가니즈 전지(르클랑셰 전지) 등이 있습니다.
- 2차 전지(secondary cell) : 재충전이 가능한 전지입니다. 다른 말로 축전지(storage cell)라고도 합니다. 대표적인 예로 납 축전지, 니켈 충전지, 리튬 이온 충전지 등이 있습니다.
- 3차 전지(연료 전지-fuel cell) : 1차, 2차 전지와는 달리 연료가 에너지를 저장하는 형태의 전지입니다. 대표적인 예로 수소자동차의 연료 전지(전지의 종류 : 고분자 전해질형)가 있습니다.
- 태양 전지(solar cell) : 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 형태입니다. 주변에서 쉽게 확인이 되는 태양광 발전을 생각하시면 됩니다.
Ⅲ. 배터리(Battery), 전지(電池)의 역사
1. 고대의 유물인 항아리가 배터리(Battery), 전지(電池)라는 가설
먼저 배터리의 관련이 있는 고대의 유물이 하나 았습니다. 그것은 1936년 바그다드 인근에서 출토된 파르티아 제국 시기의 항아리입니다. 이 항아리는 바그다드의 국립 박물관에 있었지만 2003년 이라크 전쟁 중에 도난을 당하였습니다. 특이한 것은 지금 현재의 배터리와 유사한 구조로 구성되어 전류가 흐른다는 사실이 밝혀졌다는 것입니다. 하지만 당시 고대 문화에서는 전기 배터리와 관련된 일련의 내용을 완전히 이해한 것으로는 볼 수 없으며 만약 당시의 고대 기술로 전기를 발생시켰다 하더라도 현재와는 다르게 아주 빨리 방전이 되었을 것입니다. 아무튼 지금은 이 유물이 사라져서 더 이상의 연구는 어려운 상황이며 아래는 해당 항아리에 대한 이미지입니다.
상기 이미지에서 보이듯이 항아리의 크기는 14cm이며 중앙에 원통형 구리판이 있고 그 안으로는 철심이 있는 구조로 내부에는 산성물질인 와인 종류가 들었을 것으로 추측되었습니다. 아래는 해당 내용 및 이미지 출처입니다.
The Baghdad Battery: A 2,200 Years Old Out Of Place Artifact - Ancient History and Mystery - HTGlobal Media
Some extraordinary archaeological finds have proved that our ancestors were more advanced than we think. They acquired such knowledge beyond the timeline, baffling even today’s cutting-edge researchers and scientists. The Baghdad Battery is just one such
deshinewspost.com
2. 배터리(Battery), 전지(電池)의 역사
- 1800년 이탈리아의 과학자 알렉산드로 볼타(Alessandro Volta)에 의해 최초의 전지(1차 전지)가 제작
- 1836년 영국의 화학자 다니엘에 의해 다니엘 전지가 제작
관련 내용 : 볼타 전지, 다니엘 전지 (아래는 볼타 전지 및 다니엘 전지의 실제 이미지입니다.)
- 1859년 프랑스의 물리학자 가스톤 플랑테(Gaston Plante)에 의해 납축전지(2차 전지)가 제작
- 1877년 프랑스의 화학자 르클랑셰에 의해 망가니즈 전지(1차 전지로 현재 건전지의 원형)가 제작
- 1886년 독일의 카를 가스너에 의해 기존 전해액이 아닌 염화암모늄과 석고와 섞은 풀 형태의 1차 전지를 제작
- 1899년 스웨덴의 과학자인 융너에 의해 니켈-철 전지와 니켈-카드뮴 전지가 최초로 제작
관련 내용 : 납 축전지, 르클랑셰 전지(망가니즈 전지)
- 1960년대 니켈-카드뮴 전지가 개발 및 발전
- 1980년대 니켈-망간 전지가 개발 및 발전
- 1990년대 니켈-수소 전지가 개발 및 발전
- 1990년대 리튬-이온 전지가 개발 및 발전 (91년 Sony사에서 최초로 원통형 리튬-이온 전지를 상업화)
이상으로 배터리(Battery), 전지(電池)의 대해 개략적인 사항에 대해 알아보았으며 아래는 1차 전지 및 2차 전지에 대한 게시글이니 참고하시기 바랍니다.
배터리(Battery), 전지(電池)에 대해서 - 두 번째
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