전기공사기사 전기화학의 기초 — 패러데이 법칙과 전해 응용·축전지

패러데이의 전기분해 법칙은 두 비례 관계로 이루어진다. 전극에 석출되는 물질의 양은 전해액을 통과한 총 전기량에 비례하고, 동시에 그 물질의 화학당량에 비례한다. 전기화학 당량은 석출량을 전기량으로 나눈 값(Z=m/Q)으로, 물질마다 일정하다. 줄의 법칙은 발열 Q=I²Rt, 암페어의 법칙은 전류의 자기작용이므로 전해와 구분한다.

전해 응용은 금속을 어느 극에 두는지로 갈린다. 금속을 양극으로 하고 전해액에 담가 전류를 흘리면 전류가 집중하는 돌기 부분이 먼저 용해되어 표면이 매끄러워지는데, 이것이 전해 연마다. 음극은 불용성 탄소 전극을 써도 결과는 같다. 반대로 음극에 금속 이온이 환원되어 쌓이는 현상은 전착이고, 이것이 전기도금의 원리다. 황산 용액에 양극으로 구리 막대, 음극으로 은 막대를 두면 구리가 녹아 들어가 은 막대 표면에 구리색으로 석출되는데 이것도 전기도금이다. "양극은 닳는다, 음극은 붙는다"로 구분한다.

정제는 양극 재료로 판별한다. 불순물이 섞인 조금속을 양극에 두고 목적 금속과 같은 금속염을 전해액으로 쓰면, 양극의 조금속이 녹아 나가고 음극에는 순도 높은 금속이 석출된다. 이것이 전해 정제다. 양극이 불용성이고 침출액을 쓰는 방식은 전해 채취이므로 구분한다. 전해는 전기분해라는 현상 자체, 전식은 전류에 의한 부식, 전주는 전착으로 형상을 만드는 방법이다.

납 축전지는 내부저항이 작을수록 좋다. 방전할 때 단자전압은 V=E−Ir로 떨어지고, 내부저항에서 I²r 손실이 생기므로 저항이 크면 전압이 낮아지고 열로 사라지는 몫이 커진다. "내부저항은 클수록 좋다"는 설명이 틀린 선지다. 전해액의 비중은 약 1.2이며, 격리판은 양극과 음극의 단락을 막고, 용량은 Ah로 표시하며 10시간율을 기준으로 한다.