배터리의가 정확히 뭐에요?[배터리의 역사와 정의]

 

 

최근 전기차가 주목받으면서 배터리의 대용량화, 경량화, 가격 감소 등 다양한 주제들이 활발히 논의되고 있습니다.

"배터리는 전기차 가격의 약 40%를 차지할 정도로 비싸다."

"우리가 내연기관 차량에서 전기차로 전환할 수 있도록 만든 핵심적인 기술이다."

이런 말은 많지만 배터리는 정확히 무엇일까요?

단순히 전기에너지를 저장하는 장치? 아니면 전압을 변환하는 장치? 자 우선 배터리의 정확한 정의를 이야기해 보죠

배터리의 유래

정의에 대해 논하 기전 배터리란 단어의 유래부터 잠깐 보고 갑시다.

배터리라는 용어는 1749년 미국의 과학자 벤저민 프랭클린(Benjamin Franklin)이 처음 사용했습니다.

벤저민 프랭클린은 전기 실험 도중 여러 개의 유리판 축전기를 묶어서 실험했고, 이를 "배터리"라고 명명했습니다.

 

출처-위키피디아

 

사실 "배터리"라는 용어는 원래 군사 용어로, 포병부대에서 비롯되었습니다. 프랑스어인 battre(때리다)에서 포병부대라는 뜻의 batterie로 파생되었고,

 

벤자민 프랭클린은 프랭클린은 여러 장치가 함께 작동한다는 점에서 착안하여 이 용어를 사용한 것이라 이해하시면 됩니다.

 

사실 그가 만든 라이덴 병(Leyden jar)의 성능향상을 위해 유닛 4개를 한 부대로 지정하며 배터리가 최초죠, 그때는 딱히 뭐 정해진 게 아니라 "같은 기능을 하는 조직의 모음"이란 뜻으로 썼으나 사람들은 전기공급장치라는 말까지 오게 된 겁니다.

배터리의 역사

최초가 배터리는 18세기 중반이었지만 배터리의 역사는 전기 화학의 발전과 함께 시작되었습니다.

 

초기 형태의 배터리는 18세기 후반 이탈리아의 과학자 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)가 발명한 볼타 전지(Voltaic Pile)죠, 볼타 전지는 아연(Zn)과 구리(Cu) 판 사이에 염수에 적신 천을 끼워 만든 전지로, 화학반응을 통해 전기를 생성하는 최초의 장치였습니다. 다만 초기버전이라 한계도 명백하고 학자들은 이를 해결하기 위해 많은 연구를 기울였죠

 

누군가 물꼬를 열어주니 19세기에는 다양한 형태의 전지가 개발되었습니다. 영국의 과학자 존 프레데릭 다니엘(John Frederic Daniell)은 1836년, 다니엘 전지(Daniell Cell)를 발명했는데, 이 전지는 아연과 구리를 전해질 용액에 담근 구조로, 일정하고 안정적인 전류를 제공할 수 있어 전신과 같은 초기 전기 통신 시스템에 널리 사용되었죠 이어서 윌리엄 그로브(William Grove)는 연료 전지의 초기 형태인 그로브 전지(Grove Cell)를 개발했다 정도까지만 알아두시면 됩니다.

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 그 이후 20세기 초반에는 우리가 아는 전지가 등장합니다, 휴대용 장치에서 사용할 수 있는 1차 전지와 충전이 가능한 2차 전지가 개발되었죠. 알칼리 전지는 1866년 조지 르클랑쉐(Georges Leclanché)가 발명한 르클랑쉐 전지는 건전지의 원형이었고

 

2차 전지의 경우, 프랑스의 과학자 가스통 플란테(Gaston Planté)가 1859년 세계 최초의 충전식 납축전지를 개발하여 배터리가 재사용 가능한 전지를 만들었죠.

 

현대에 들어서는 리튬 이온 배터리가 가장 중요한 배터리 기술로 자리 잡았습니다. 일본의 소니(Sony)와 요시노 아키라(Yoshino Akira) 박사가 1991년 상업화에 성공한 리튬 이온 배터리가 현대 기술의 정수인로 이전지 덕분에 스마트폰, 노트북, 전기차 등 다양한 기기가 활성화되었다 말해도 과언이 아닙니다.

배터리의 정의

그렇다면 정확한 정의는 뭘까요? 

 

우선  공학에서는 정의가 표준화된 규약에 따라 이루어지는 경우가 많습니다. 국제 전기기술 위원회(IEC, International Electrotechnical Commission)는 전기 및 전자 기술에 대한 국제적 기준을 제시하는 주요 기관으로, 배터리 역시 IEC의 정의를 따릅니다.

 

약속한 정의는 IEC 60050(International Electrotechnical Vocabulary)에 따르면 배터리는 "A device that converts chemical energy into electrical energy by electrochemical reactions"으로 정의됩니다. 직역하자면 "화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기화학적 반응을 이용한 장치"라는 뜻으로 해석할 수 있겠네요

마치며

사실 에너지를 전달하기 위해 배터리는 기본적으로 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정이죠, 이를 구분하기 위해 양극, 음극, 전해질이 세 가지 주요 구성 요소에 따라 분류합니다.예를 들어, 반응성으로 구분하는 갈바니 셀, 전해 셀 혹은 1차, 2차, 3차 전지로 구분하는 방식 매우 다양하죠

 

그렇다면 이를 이해하기 위해서는 화학반응을 이해해야 이야기가 진행되겠네요 다음글에서는 화학반응에 대해 이야기해 보죠