๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ํน์ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ๋ํ ์ ๋ ฅ๊ณต๊ธ์์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ฐ๋ฐ๋ ์ ์ ๋๋ค. ์ต์ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์๋ชฉ ์๊ณ์ ์ ์์ ๊ณต๊ธํ๋ ๊ฒ๊ณผ ๊ฐ์ ์์ ๋ฒํผ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์์ ๋ถํฐ ์ ์ ๋ ฅ ๋ง์ ๋ฐฑ์ ์๋์ง๋ฅผ ๊ณต๊ธํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋งค์ฐ ํฐ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ์ด๋ฅด๊ธฐ๊น์ง ๋ค์ํ ์์ฉ ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ์์ฉํ ์ ์๋ ๋ค์ํ ํํ๋ก ์กด์ฌํฉ๋๋ค. ์ผ๋ถ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์ผํ์ฉ ์์ฉ ํ๋ก๊ทธ๋จ์ ์ํด ์ค๊ณ๋์์ผ๋ฉฐ ์ฌ์ถฉ์ ํ ์ ์์ผ๋ฉฐ(1์ฐจ ์ ) ๋ค๋ฅธ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์ธ๋ถ ์ ์์์ค(๋ณด์กฐ ์ )์ ์ํ ์ถฉ์ ์ ํ์ฉํ๋ ํธ๋ฆฌํ ๊ฐ์ญ๊ฐ๋ฅํ ์ ๋ฐ์์ ๊ธฐ๋ฐ์ผ๋ก ํฉ๋๋ค.
์ผํ์ฉ(๊ธฐ๋ณธ) ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ
๋๋ผ์ด ์ ์ ์์ฐ์ ์ฉ๊ธฐ์ ์๊ทน(“–“๋จ์)๊ณผ ํ์ฐ ๋ง๋๋ฅผ ์๊ทน(“+” ๋จ์)์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ธฐ๋ณธ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ๋๋ค. Zn์บ์ ๋ง๊ฐ(IV) ์ฐํ๋ฌผ, ์์ฐ(II) ์ผํ๋ฌผ, ์ผํ์๋ชจ๋ ๋ฐ ๋ฌผ์ ํจ์ ํ ์ ํด์ง ํ์ด์คํธ๋ก ์ฑ์์ ธ ์์ต๋๋ค. ํ์ฐ ๋ง๋๋ ์ ํด์ง ํ์ด์คํธ์ ์นจ์ง๋์ด ์ ์ ์์ฑํฉ๋๋ค. ์๋ฐ์ ์ธ ์ธํฌ ๋ฐ์์ ๊ด๋ จ์ํต๋๋ค:
๊ฑด์ ์ ์์ ์(์ ์ ์)์์ฝ 1.5V(E์ ~ 1.5V)์ด๋ค. ๊ฑด์กฐ ์ธํฌ๋ ๋ค์ํ ํฌ๊ธฐ(์: D, D, C, AA, AAA)์์ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค. ๊ฑด์กฐ ์ธํฌ์ ๋ชจ๋ ํฌ๊ธฐ๋ ๋์ผํ ๊ตฌ์ฑ ์์๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๊ณ ๋์ผํ ์ ์์ ๋ํ๋ด์ง๋ง, ๋ ํฐ ์ธํฌ๋ ๋ ๋ง์ ์์ ๋ ๋ ์ค ๋ฐ์์ ๋ฅผ ํจ์ ํ๊ณ ๋ฐ๋ผ์ ๊ทธ์ ์์ํ๋ ๋ ๋ง์ ์์ ์ถฉ์ ์ ์ ์กํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ค๋ฅธ ๊ฐ๋ฐ๋ ์ ๊ณผ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก, ๊ฑด์กฐํ ์ ์ ํ์ํ ๊ฒฝ์ฐ ๋ ํฐ ์ ์ ์ถ๋ ฅ์ ๊ฐ์ง ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฐ์ถํ๊ธฐ ์ํด ์ฐ์ด๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋ ์ ์์ต๋๋ค.
์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๊ฑด์กฐ ์ ๊ณผ ๋์ผํ ๋ ๋ ์ค ์ปคํ ์ฃผ์์ ์ค๊ณ๋์์ต๋๋ค. ๊ทธ๋ค์ ์ด๋ฆ์์ ์ ์ ์๋ฏ์ด, ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ์ด ๋ชจํ์ ์์นผ๋ฆฌ์ฑ ์ ํด์ง์, ์์๋ก ์์ฐํ์นผ๋ฅจ์ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค. ๋ฐ์์
์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๋น์ทํ ํฌ๊ธฐ์ ๊ฑด์กฐ ์ ์ ์ฝ 3~5๋ฐฐ ์ ์๋์ง๋ฅผ ์ ๊ณตํ ์์์ต๋๋ค(E์ = +1.43 V). ์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์์ฐํ ์นผ๋ฅจ๋์ถ์ด ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ฝ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ฅ๊ธฐ๊ฐ ๋ณด๊ดํ๋ ค๋ฉด ์ฅ์น์์ ์ ๊ฑฐํด์ผ ํฉ๋๋ค. ์ผ๋ถ ์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์ถฉ์ ์์ด์ง๋ง ๋๋ถ๋ถ์ ์ถฉ์ ํ ์ ์์ต๋๋ค.
์ถฉ์ ์(๋ณด์กฐ) ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ
๋์ผ ์นด๋๋ฎด ๋๋ NiCd, ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๋์ผ ๋๊ธ ์๊ทน, ์นด๋๋ฎด ๋๊ธ ์๊ทน ๋ฐ ์์ฐํ ์นผ๋ฅจ ์ ๊ทน์ผ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ฉ๋๋ค. ๋ถ๋ฆฌ๊ธฐ์ ๋จ๋ฝ์ ๋ฐฉ์งํ๋ ์์ ๋ฐ ์์ ํ๋ ์ดํธ๊ฐ ํจ๊ป ์์ฐ๋์ด ์ผ์ด์ค์ ๋ฃ์ต๋๋ค. ์ด ์ค๊ณ๋ฅผ ํตํด NiCd ์ ์ ๋น์ทํ ํฌ๊ธฐ์ ์์นผ๋ฆฌ์ฑ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ๋ ๋ง์ ์ ๋ฅ๋ฅผ ์ ๊ณตํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ฐ์์
์ ๋๋ก ์ฒ๋ฆฌํ๋ฉด NiCd ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฝ 1000ํ ์ถฉ์ ํ ์ ์์ต๋๋ค(E์ ~ 1.3 V). ์นด๋๋ฎด์ ๋ ์ฑ ์ค๊ธ์์ด๋ฏ๋ก NiCd ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ํ์ด๋๊ฑฐ๋ ์๊ฐ๋์ด์๋ ์๋๋ฉฐ ๊ด๋ จ ๋ ์ฑ ํ๊ธฐ๋ฌผ ์ง์นจ์ ๋ฐ๋ผ ํ๊ธฐํด์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ฆฌํฌ ์ด์จ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๊ฐ์ฅ ์ธ๊ธฐ์๋ ์ถฉ์ ์ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ์ค ํ๋์ด๋ฉฐ ๋ง์ ํด๋์ฉ ์ ์ ์ฅ์น์์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๋ฐ์์
์ธํฌ ๋ฐ์์ ๊ฐ๋ณ ์ ์ฆ์์ ์ธํฌ ์ ์์ ๋ณ์ด๋ฅผ ์ ๋ํ์ง๋ง, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์กฐ๊ฑด์ ๋ ํ, x๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก 0.5, ์ ์ ์์ ์ฝ 3.7 V(E์ ~ 3.7). ๋ฆฌํฌ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๋ง์ ์์ ์ ๋ฅ๋ฅผ ์ ๊ณต ํ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ธ๊ธฐ๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ๋ค๋ฅธ ์ ํ์ ์ ์ฌํ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ณด๋ค ๊ฐ๋ณ๊ณ , ๋ฐฉ์ ์ ๊ฑฐ์ ์ผ์ ํ ์ ์์ ์์ฑํ๋ฉฐ, ์ ์ฅ ์ ์ฒ์ฒํ ์ถฉ์ ์ ์๊ฒ๋ฉ๋๋ค.
๋ฉ์ฐ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ์๋์ฐจ์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ์ด์ฐจ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ์ผ์ข ์ด๊ธฐ๋ ํฉ๋๋ค. ๊ทธ๊ฒ์ ์ ๋ ดํ๊ณ ์๋์ฐจ ์คํํฐ ๋ชจํฐ์ ํ์ํ ๋์ ์ ๋ฅ๋ฅผ ์์ฐ ํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ฉ์ฐ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ๋ํ ๋ฐ์์
๊ฐ ์ ์ 2V(E์ ~ 2 V)๋ฅผ ์์ฑํ๋ฏ๋ก 6 ๊ฐ์ ์ ์ด ์ฐ์ด์ด ์ฐ๊ฒฐ๋์ด 12-V ์๋์ฐจ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ฅผ ์์ฐํฉ๋๋ค. ๋ฉ์ฐ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ๋ ๋ฌด๊ฒ๊ณ ๊ฐ์ฑ ์ก์ฒด ์ ํด์ง, H2SO4 (aq)๋ฅผํจ์ ํ๊ณ ์์ง๋ง, ๋์ ์ ๋ฅ ๋ฐ๋๋๋ฌธ์ ์ฌ์ ํ ์ ํ์ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ์๋ ์๋นํ ์์ ๋ฉ์ด ํฌํจ๋์ด ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ํญ์ ์ ๋๋ก ํ๊ธฐํด์ผ ํฉ๋๋ค.
์ฐ๋ฃ ์ ์ง
์ฐ๋ฃ ์ ์ง๋ ์ฐํ์ ์ ํจ๊ป ์ธํฌ๋ก ์ง์์ ์ผ๋ก ๊ณต๊ธ๋๋ ์ ํต์ ์ธ ์ฐ์ ์ฐ๋ฃ, ๊ฐ์ฅ ์์ฃผ ์์ ๋๋ ๋ฉํ์ ์ฌ์ฉํ๋ ์์ฐ ๋๊ธ ์ ์ง์ ๋๋ค. ์ ์ง ๋ด์์ ์ฐ๋ฃ์ ์ฐํ์ ๋ ์ฐ์๋ ๋์ ๋์ผํ ๋ ๋ ์ค ํํ์์ฉ์ ํ์ง๋ง, ์ด๋งค์ ๊ธฐํํ์ ํตํด ํจ์ฌ ๋ ํจ์จ์ ์ ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์์ ์ฐ๋ฃ ์ ์ง๋ ๋ฐฑ๊ธ ๊ธฐ๋ฐ ์ด๋งค์ ๋ด์ฅ๋ ํ์ฐ ์ ๊ทน์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ ๊ฐ์ ๋ฐ์ ๋ฐ์์ ๊ฐ์ํํฉ๋๋ค.
์ด๋ฌํ ์ ํ์ ์ฐ๋ฃ ์ ์ง๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฝ 1.23 V(E์ ~ 1.23 V)์ ์ ์์ ์์ฑํฉ๋๋ค. ๋ด์ฐ ๊ธฐ๊ด๊ณผ ๋น๊ตํ์ฌ, ๋์ผํ ๋ ๋ ์ค ๋ฐ์์ ์ฌ์ฉํ๋ ์ฐ๋ฃ ์ ์ง์ ์๋์ง ํจ์จ์ ์ ํ์ ์ผ๋ก ๋ ๋ฐฐ ์ด์์ ๋๋ค(~20%-25% ์์ง์ ๊ฒฝ์ฐ ~50%-75%). ์์ ์ฐ๋ฃ ์ ์ง๋ ํ์ฅ ๋ ์ฐ์ฃผ ์๋ฌด์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ ๊ฐ์ธ ์ฉ ์ฐจ๋์ฉ ํ๋กํ ํ์ ์ด ๊ฐ๋ฐ๋์์ต๋๋ค.
์ด ํ ์คํธ๋ Openstax, ํํ 2e, ์น์ 17.5: ๋ฐฐํฐ๋ฆฌ ๋ฐ ์ฐ๋ฃ ์ ์ง์์ ์ ์ฉ๋ฉ๋๋ค.