#7 [단숨에 실험] 건전지를 쪼개봅시다

(수완뉴스=권동현)

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출처 en.wikipedia.org

아마 여러분들은 이렇게 생긴 건전지에 많이 익숙하실 것입니다. 집에 있는 아날로그 시계나 손전등 같은 대부분의 소형 전기용품들이 AAA, AA 건전지라고 하는 이 건전지들을 사용합니다. 미국에서 생산되는 건전지의 80% 정도가 이런 건전지라고 하니, 얼마나 많은 사람들이 이 건전지를 쓰는지 알 수 있습니다. 하지만 이 건전지들의 원래 이름은 AAA 건전지가 아닙니다. 정식 명칭은 알칼리 전지(Alkaline Battery)로, 위의 그림처럼 원통형으로 생긴 건전지뿐 아니라 오른쪽의 네모나게 생긴 건전지까지 모두 알칼리 전지라고 부른답니다.

건전지의 크기는 모두 다르지만, 원리는 모두 같습니다. 그 이유는 안에서 모두 동일한 화학 반응이 일어나고 있기 때문입니다.

사진 참조 en.wikipedia.org / 편집 권동현

위 그림은 알칼리 전지의 단면을 나타냅니다. 모든 건전지는 전기 회로에서 전자를 밀어주는 역할을 합니다. 전자를 밀어준다는 것은 곧 전기가 통하는 것을 의미합니다. 그런데, 전자를 밀어준다면 건전지 한쪽에서는 전자가 들어오고, 다른 한쪽에서는 전자가 나갈 것입니다. 이때 한쪽에서는 전자를 받아들이고 한쪽에서는 전자를 내보내는 것이 건전지의 역할입니다. 여기서는 +극의 이산화망간이 전자를 받아들이고, -극의 아연 분말이 전자를 내보내는 역할을 합니다. 이산화망간 ‘반죽’이라는 표현을 쓴 이유는 이산화망간과 함께 전해액이라는 액체가 섞여 있기 때문인데, 전해액은 양 극 사이에 물질이 통할 수 있도록 하기 위해 넣어주는 것입니다. 알칼리 전지의 경우 수산화칼륨이라는 것이 들어있습니다.

이렇게 말로만 하면 칼럼이 재미없으므로, 직접 건전지를 쪼개보도록 합시다!

(*이제부터 나오는 모든 사진은 제가 직접 찍었습니다)

실험은 카이스트 내의 창작공방이라는 곳에서 진행했습니다. 시간은 한두시간 정도 걸린 것 같습니다.

오늘의 희생양인 건전지입니다. 이제 이것들을 톱으로 자를 것입니다.

물론 그전에, 안전을 위해 장갑과 마스크를 착용해야 합니다! 보안경도 쓰면 좋습니다. 작업 도중 수산화칼륨 용액이 유출됩니다. 만지면 화상을 입을수도 있으니 비닐 장갑을 껴야 하고, 이산화망간 분말이 작아 흡입할 수도 있으니 마스크를 껴 줍시다. 여러분들 생명은 소중한 거랍니다 ^^

자, 이제 잘라 봅시다.

자른 지 얼마 되지 않아 검은색 가루가 나오기 시작합니다. 이것이 건전지의 +극을 담당하는 이산화망간입니다.

계속 자르다 보니 건전지에서 초록빛 액체가 나오기 시작합니다! 이것이 바로 건전지의 전해액인 수산화칼륨 수용액입니다. 딱히 냄새가 나진 않습니다. 화상을 입을 수 있으므로 조심해야겠죠?

어느 정도 전해액이 빠지고 난 뒤, 건전지를 다시 잘랐습니다. 이때쯤 건전지를 자르는데 톱이 계속 걸리적거렸던 것 같습니다. 중간에 자르던 중 건전지가 뜨거워져서 잠시 작업을 중단하기도 했습니다. 아마 톱으로 자르다 보니 안의 것들이 뒤섞여서 화학 반응을 진행한 것 같았습니다.

시간이 얼마나 지났을까요, 드디어 반으로 다 잘랐습니다! 이걸 이제 집게발에서 게살 빼듯이 쑥 빼면…

이런게 나옵니다! 설명하자면, 바닥과 건전지에 있는 검은색은 모두 이산화망간 반죽이고, 저 멀리 보이는 녹색 액체가 아까 새어나온 수산화칼륨 전해액입니다. 그리고 오른쪽에 바늘처럼 뾰족하게 툭 튀어나온 것이 전자를 모아서 회로로 보내주는 집전 장치이며, 왼쪽에 둘둘 만 종이처럼 생긴 것이 분리막입니다. 저도 직접 보기는 처음입니다(ㄷㄷ).

종이를 펼쳐보면, 은색 점토같은 것이 나옵니다. 이것이 바로 건전지의 -극을 담당하는 아연 분말입니다! 만져보면 정말로 점토 만지는 느낌이 납니다.

원래 이런식으로 연결이 되어 있었던 것입니다.

여기서 끝내면 조금 아쉬워서, 잘랐던 건전지를 또 잘라봤습니다. 언제나 손조심.

다 잘랐습니다!

하지만 안에는 그리 대단한게 있지는 않았습니다. 저기서도 가운데에 남아있는 은색의 아연 가루를 볼 수 있습니다.

한번 송곳으로 긁어 봤습니다.

왼쪽부터 건전지 외피, 종이 분리막, 그리고 이산화망간 반죽 덩어리입니다. 종이 분리막은 +극 단자 끝까지 뻗어 있었습니다. 그 안으로 아연 가루가 보였지만 이미 반응이 진행된 듯 했습니다.

-극 쪽도 송곳으로 파 봤습니다. 이쪽은 팠더니 이산화망간 말고 아무것도 안 나오길래 가위로 잘랐습니다.

톱으로 하던 것보다 훨씬 편했습니다.

잘랐더니 집전 장치가 분리되어 나왔습니다. 마치 꽃을 연상케 하는 사진입니다!

집전 장치와 보호 마개인 듯 합니다. 집전 장치만 따로 분리할 수 있을 것 같아 망치로 두들겨보고 별 짓을 다했지만…분리는 되지 않고 집전 장치만 휘었습니다. 사진에서도 볼 수 있듯이 집전 장치가 뭔가 끈적했는데, 아마 이건 그냥 전해액 때문이 아닌가 하는 생각도 들었습니다.

이번 건전지 해부의 결과입니다. 위가 원래의 건전지고, 아래가 해부된 건전지입니다.

en.wikipedia.org 혼합 및 편집

생각해보면 이번 해부에서 건전지의 주요 부분들을 모두 찾을 수 있었습니다. 제일 중요한 +극과 -극의 구성 화학물질부터 주요 부품들까지. 하나라도 못 찾으면 아쉽기 마련인데, 모두 찾았으니 이번 실험은 성공적이었던 것 같습니다. 이 실험으로 여러분이 건전지를 좀 더 잘 이해했기를, 그리고 건전지 안에 대한 호기심을 어느 정도 풀었기를 바라면서, 이상 권동현이었습니다!

:: 오늘의 요약