전기란 참 좋은 겁니다. 어디서나 PDA나 휴대폰을 쓸 수 있게 해주지요. 요즘은 갈수록 충전지가 주위에 흔해지는데 아직은 소형 전기 공급원으로 막강 파워를 지닌 건전지에 대해 알아보려고 합니다.

또각또각

건전지를 물어뜯어본 적이 있는가? 죽어가는 건전지, 혹은 이미 죽어버린 건전지를 물어뜯으면 되살아난다는 말이 있다. 사실일까? 이빨이 약해 물어뜯을 자신이 없다면 뭔가 단단한 걸로 살짝 찌그러뜨리면 된다. 그렇다고 형태가 일그러질 정도로 물어뜯거나 찌그러뜨리진 말고.
이거 가능한 걸까?

한때 날렸던 북치는 토끼

요즘엔 충전지가 많이 보급되고 있긴 하지만 여전히 건전지의 세력은 굳건하다. 현재는 거의 모든 건전지를 충전지로 대체가 가능하긴 하지만 그냥 생각 없이 쓰고 다 되면 버리면 된다는 귀차니즘에 부합하는 기능 때문인지 그의 세력은 줄어들 기미가 그다지 보이지 않는다.

건전지가 어떻게 생겨먹은 것인지 모르는 사람은 없을 것이다. 보통은 원통형에 세워놓았을 때 뽈록 튀어나온 윗 부분이 양극이고 밋밋한 바닥이 음극이다. 어딘가에 끼워넣을 때 납작하게 되어 있는 부분은 양극에다 들이대고 스프링으로 된 부분은 음극에다 들이대면 된다. 간혹 양쪽 모두 납작하게 되어 있는 것들이 있는데 그럴 때에는 +, - 표시를 잘 확인하자. 먼저처럼 구별이 되는 경우도 +, -는 표시가 되어 있으므로 본 신발이 미덥지 못하면 확인해 보고 넣어라. 뭐 그 표시조차도 의심스럽다면 제조사에 문의하고.
통상의 1.5V 건전지는 그렇고, 이것보다 대용량인 네모 형태의 건전지는 연결하는 잭이 반대로 연결하면 끼워지지 않게 되어있으니 잘 들어가는 쪽으로 끼우면 되겠다. 또 다시 의심스러운 표정으로 거꾸로 억지도 끼워넣지는 말고.

건전지, 영어로는 dry cell. 그럼 습전지, wet cell도 있어야 되지 않겠는가? 뭐 그럴려면 건전지가 살아온 험난한 인생을 알아보아야 하지 않겠는가?

고대 바그다드에 전지(건전지나 습전지로 분류하기 애매하므로 이하 전지)가 있었다는 증거가 미약하게나마 존재하고 있다. 하지만 이게 현재의 전지 발전에 어떤 영향을 주었다고 보기는 어렵다.

프랭클린의 박대리

1748년 벤자민 프랭클린이 처음으로 전지(battery)라는 개념을 만들었는데 이건 그가 만들었던 시험 장치의 이름으로 지금같은 전지라기보다는 전기 쇼크라고 봐야하는 게 옳다. 그렇다고 그가 전기 고문의 시초라는 건 아니다.

뭐 중간에 갈바니 전지니 볼타 전지니 하는 것들은 관심있는 사람들끼리 찾아보고, 역사 중간에 놀라운 사실이라면 연료전지(fuel cell)가 처음 만들어진 것이 1839년 William Robert Grove에 의해서라는 것 정도?
1866년 프랑스 기술자 Georges Leclanche가 습전지를 개발했는데, 이산화 망간 양극과 아연 음극을 이용했고 염화 암모늄 용액 속에 잠기게 되어 있었다. 이후 개량 버전이 지금의 건전지로 용액이 아닌 젖은 가루를 이용하는 방식이었다.
그리고, 1881년 독일 과학자 Carl Gassner가 제대로 된 건전지로 특허를 냈다.
알카라인 배터리가 처음 나온 것은 1901년이고 조그마한 알카라인이 나온 것은 1949년이다.
태양열 전지는 1954년에 처음 나왔다.

전체적인 역사는 생각보다 훨씬 오래되지 않았는가?

기본적인 화학 반응

Carl Gassner의 건전지는 지금 것과 거의 똑같다. 아연으로 된 용기에 내용물을 넣게 되어있고 이 용기는 그대로 음극으로 작용하며 탄소로 된 양극은 이산화 망간과 카본 블랙이 섞인 내용물에 꽂히게 된다. 양극과 그 주위의 물질은 염화 암모늄 용액이 적셔진 종이에 둘러쌓이게 된다. 아연은 화학 반응으로 서서히 녹아들어 가는데 밀봉이 잘되어 있어 용액이 새어나오거나 산소가 안으로 들어가거나 하지 못한다.
내부에서 이런 복잡한 화학물질들이 반응을 해서 전기가 만들어지는데 뭐 자세한 건 스스로들 알아 보시라.

굳이 비유를 하자면 캔 음료 마냥 안에 뭔가 들어있는 건 확실한데 내용물은 확인이 안 되고 마시다 보면 어느 새 비어버리는 점에서 비슷하다고도 볼 수 있다. 한번에 많이 마시면 금방 비어버리고, 조금씩 마시면 좀 오래 간다. 뭐 캔이야 무게가 주는 걸로 어느 정도 남았나 짐작이나 할 수 있지만 건전지는 테스터로 점검해 보거나 혀에 갖다대어 보기 전에는 이게 얼마나 남았는지 알기 힘들다.

오래 가니까 다리 기둥으로...
근데 나 몇 개까지 세었지?

우리가 흔히 아는 건전지는 둥근 막대 형태다. 그 이유는 무엇일까?
일단 만들기가 쉽고, 원형이라 내부의 압력이 골고루 잘 분산되기 때문이다. 그럼 9V짜리 네모 건전지는 뭐냐고? 훗 ㅡ,.-y~ 그건 안에 1.5V 건전지 6개가 연결되어 있는 거다. 껍데기만 보고 판단해서는 안된다. 세상은 당신이 눈으로 보는 것과는 많이 다르다. 영화 맨인블랙 2에 나오는 것처럼 기계 안에 외계인들이 들어앉아서 우편 분류를 하고 있을 지도 모르는 일인 것이다.

자, 그럼 서두에 꺼냈던 건전지 물어뜯기를 파헤쳐 보자.
앞에서도 약간 언급했듯이 건전지에서 전기가 나오는 건 내부의 화학 반응 때문이다. 이 화학 반응이 다 되어버리면 더 이상 전기가 발생하지 않기에 건전지를 바꿔야 한다. 그런데, 실제로는 전기가 안 나와서 버린다기 보다는 전기는 나오는데 사용하기에 너무 힘이 없어서 버린다는 게 맞다. 정확하지는 않지만 1.5V 건전지의 경우 1.0V 이하로 전압이 떨어지면 제대로 작동을 하지 못한다고 하는 설이 있는데 기기에 따라 아닌 경우도 있다고 한다. 뭐 전압이 얼마건 간에 건전지가 다 떨어질 즈음 바로 버리지 말고 찌그러뜨리거나 충격을 주면 조금은 더 쓸 수 있다.

이것은 두 가지로 해석이 가능하다. 첫번째는 내부에 화학 반응이 계속되면서 막 같은 게 생겨서 반응을 방해하는데 찌그러뜨리면 이 막이 일부 파괴되어 다시 반응이 일어난다는 주장이다. 두번 째는 찌그러지면서 그 부분에서 양극과 음극의 거리가 가까워지면서 화학 반응이 일어나기가 조금 쉬워지기 때문에 다시 전기가 나온다는 것이다.
뭐 어느쪽 이던 전기가 조금 되돌아온다는 건 맞다. 그리고, 이것은 잠깐의 임시 방편일 뿐 완전히 살아난다는 것을 의미하는 것은 아니다. 시험 칠 때 시험지 제출하라는데 5분만 시간을 더 달라고 선생님을 조르면 웬만한 선생님은 5분 정도는 기다려 주신다. 그러나 5분이 지나고 난 후 또 5분의 시간을 더 달라고 하면 아마 그 때는 기다려주시는 선생님이 거의 없을 것이다. 건전지를 찌그러뜨리거나 충격을 가해 조금 더 사용할 수 있는 것도 이와 비슷하다고 할 수 있다. 적절한 비유인지는 모르겠지만 말이다.ㅡ_-a

당장 목숨이 위급한 상황(?)이라면 일단 물어뜯어서 위기를 모면하고 바로 건전지를 교환해야 한다. 한번 더 해보자고 했다가는 더 이상 나올 전기도 없는데 괜히 이빨만 상하고 잘못하면 안에서 용액이 흘러나와 안 그래도 위급한데 바로 병원 들려야 할 일까지 만들게 된다.

액 하니까 생각나는데 다 쓴 건전지를 그대로 끼워놓거나 멀쩡한 건전지라도 오래 쓰지 않으면 액 같은 게 새어나와서 건전지 접촉 부분에 녹이 핀 것을 본 적이 있을 것이다. 그 이유가 건전지 안의 용액이 새어 나왔기 때문이다.
건전지 여러 개가 한꺼번에 들어가는 데에는 건전지 한 개가 다 되면 전부 다 바꾸라고 하지 않던가? 그 이유가 서로의 내부 반응이 틀려버리면 액이 새어나오는 원인이 될 수 있기 때문이다.

마지막으로 일반 건전지와 알카라인 건전지의 차이만 간단히 설명하고 끝내자.

내부는 대략 이렇게 생겼다

일반 건전지는 망간 건전지라고도 부른다. 둘다 양극과 음극은 같은데 망간 건전지는 용액이 중성이고 알카라인 건전지는 알칼리 성이다. 그게 전부이다.
단, 둘의 특징이 좀 틀리기 때문에 일반 건전지는 가늘고 길게 쓰는데 좋고, 알카라인 건전지는 굵고 짧게 쓰는데 좋다. 쉽게 설명하면 일반 건전지는 시계 같이 그냥 쭉 변동 없이 쓰는데 좋고, 알카라인 건전지는 장난감 같이 확 돌렸다가 세워놓는 쪽에 더 좋다.

아래 링크는 국내 건전지 제작사의 홈페이지다.
http://www.bexel.co.kr/cus/cus02.html
고객 지원 및 상담 메뉴에 가면 자주하는 질문, 건전지 상식, 전지의 올바른 사용법 정도는 읽어볼만 하다.

아, 마지막으로 한 가지만 더. 건전지에는 보통 +, - 를 똑바로 끼우고 가열, 충전 등을 하지 말라는 경고만 있다. 물어뜯지 말라는 경고문구는 없다. 잘 생각해라. 이 문구가 없는 것은 물어뜯어도 된다는 뜻이 아니라 상식적인 사람일 경우 물어뜯을 리가 없다고 생각하기 때문이다. 물론 당신이 상식 이하의 사람이거나 상식 이상의 사람이라면 얘기는 조금 달라질지 모른다.


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'나막신'이라는 필명을 사용하고 있는 필자 김상진 씨는 동아대학교 금속공학과를 졸업하고 전공을 살려 현재 양산에서 직장 생활을 하고 있다. 취미는 서바이벌 게임과 금속 파헤치기로, <나막신의 금속학적 고찰>을 통해 그의 금속에 대한 애정을 엿볼 수 있다.