1차전지와 2차전지, 연료전지의 정의와 특징 비교

머리말

배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시킨 후 전기를 내부에 저장하고 외부로 공급할 수 있는 장치를 의미합니다. 두 가지 금속의 전위차를 이용하는 화학 배터리가 가장 일반적이며, 크기가 클수록 배터리의 용량도 큰 것이 특징입니다.

일각에서는 충전이 가능한 축전지만을 배터리라고 부르기도 하지만, 이번 포스팅에서는 전기를 공급할 수 있는 모든 유형의 장치를 특징에 따라 1차전지와 2차전치, 연료전지로 분류하여 자세히 알아보겠습니다.

1차전지와 2차전지, 연료전지의 정의와 특징

1차전지란?

1차전지는 일회성 전지라고도 불리며, 사용 후 폐기해야 하는 전지입니다. 1차전지는 내부에서 두 가지 금속의 화학 반응에 의해 전기가 생산되는데, 일단 방전되고 나면 이전 상태로 되돌아가는 가역 반응이 일어날 수 없기 때문에 재충전이 불가능합니다.

1차전지는 화학 구조상 재충전이 불가능합니다. 만약 충전지용 충전 장치에 1차전지를 넣을 경우, 전지 내부에서 비정상적인 화학반응이 일어나서 액체가 흘러나오거나 폭발할 위험이 있으니 절대 충전을 시도해서는 안됩니다.

1차전지는 간단한 사용법과 저렴한 가격으로 덕분에 많은 곳에서 사용되고 있습니다. 1차전지의 대표적인 예로는 건전지가 있으며, 일회성으로 사용되는 디지털 카메라나 휴대폰 등에서 사용됩니다. 하지만, 폐기물 문제 때문에 환경적으로 문제가 되기도 합니다.

2차전지란?

2차전지(Secondary Cell)는 쉽게 말하면 충전이 가능한 전지로, 방전된 후에는 충전을 통해 다시 사용할 수 있습니다. 충전지 또는 축전지라고도 불리며, 1차전지와는 달리 방전 이후에도 외부로부터 공급받은 전기 에너지를 화학 에너지로 전환시켜 전지 내부에 저장할 수 있는 특징이 있습니다.

발전기 발명 이전의 초창기의 2차전지는 1차전지로부터 전기를 공급받아야 재충전이 가능했기 때문에 ‘2차’ 전지라는 이름이 붙여졌습니다.

2차전지로는 니켈수소전지와 니켈카드뮴전지, 납 축전지가 많이 사용되어 왔으며, 최근에는 리튬이온전지가 스마트폰부터 노트북, 전기차에 이르기까지 다양한 용도로 활용되고 있습니다. 2차전지는 일반적으로 500회 이상 재충전이 가능하며, 가격도 1차전지보다 훨씬 비싼 것이 특징입니다.

하지만 2차전지는 그 만큼 긴 시간동안 재사용할 수 있다는 점에서 오히려 1차전지보다 경제적이며 친환경적인 배터리로 평가받고 있습니다.

연료전지란?

연료전지(Fuel Cell)는 연료를 이용하여 전기를 생산하는 전지로서, 전기를 만들어낸다는 점에서 일종의 발전장치로 볼 수 있습니다.

연료전지의 연료로 수소를 사용하는 수소연료전지가 대표적이며, 전지 내부에서 수소와 산소를 반응시켜서 전기 에너지를 생산하는 방식입니다.

방전 이후 재사용이 불가능한 1차전지와 반복적인 충전으로 재사용이 가능한 2차전지와 비교하여, 연료전지는 3차전지라는 이름으로 불리기도 합니다.

맺음말

전지는 충전 가능여부와 충전 방식에 따라 1차전지, 2차전지, 연료전지로 구분됩니다. 각각의 특징에 따라 우리의 일상 곳곳에서 매우 다양하게 활용되고 있습니다.

1차전지는 건전지가 대표적이며, 일회용이기 때문에 한 번 방전되고 나면 다시 충전할 수 없습니다. 2차전지는 일반적으로 충전지라고 불리며, 최근에는 리튬이온이 2차전지의 소재로 많이 사용되고 있습니다. 연료전지는 외부의 연료를 재료로 내부에서 전기를 자체적으로 생산할 수 있는 전지이며, 수소연료전지가 대표적입니다.