조르주 르클랑셰

조르주 르클랑셰(Georges Leclanché)

조르주 르클랑셰(Georges Leclanché)는 프랑스 물리학자, 엔지니어, 사업가로 최초의 현대식 배터리의 전신인 습식전지 르클랑셰 전지를 발명하였다.

생애

조르주 르클랑셰는 1839년 10월 9일 프랑스 파르망에서 태어났으며 아버지는 전직 장관이었으며 정치적 상황으로 영국으로 망명하였다. 그는 영국에서 교육을 받았으며 프랑스 최고의 공과 대학 중 하나인 파리 중앙공과대학 에콜 상트랄(École Centrale Paris)을 졸업하고 1860년 엔지니어로 되었다. 그는 프랑스 철도 회사(French railways company)에서 전기 전송과 관련된 통신 인프라를 담당하였다. 효율적인 전기 셀의 개발에 대한 그의 관심은 기존 셀에 영향을 미치는 문제를 제기하였으며 탄산구리를 기반으로 전기 배터리를 연구하고 동방 철도회사에서 전기 변속기 개발에 참여하였다. 1863년 정치적 상황이 긴장하게 되자 그는 벨기에 브뤼셀에 망명하여 작은 실험실을 세웠다. 1866년 1월 8일 그는 금속 아연과 이산화망간을 상용하여 대량생산이 가능한 최초의 배터리인 탄산구리 전지를 개발하였으며 흔히 르클랑셰 전지라고 부른다. 그의 배터리는 벨기에 전신국과 네덜란드 철도회사에 채택되었으며 나폴레옹 3세가 몰락한 후 그는 프랑스 파리로 돌아와 에르네스트 바르비에(Ernest Barbier)와 협력하여 프랑스에서 유일한 배터리 제조 업체인 르클랑셰 바르비에(Leclanché-Barbier)를 설립하여 전지를 제조하였다. 1887년 르클랑셰는 염화암모늄에 전분을 첨가하여 전해질을 젤화하여 쉽게 운반할 수 있게 하였다. 조르주 르클랑셰는 1882년 9월 14일 43세 나이로 파리에서 인후암으로 사망하였다.

주요 성과

르클랑셰 전지

르클랑셰 전지

1800년 이탈리아의 알레산드로 볼타가 전지를 처음 발명했다. 아연판과 구리판을 두 극으로 사용한 가장 간단한 형태의 이 전지는 모든 화학전지의 기본이 되는 역사적인 발명품으로 볼타의 이름을 따서 볼타전지라 명명되었다. 이후 전지는 많은 과학자에 의해 끊임없이 보완되었습니다. 하지만 볼타가 전해질로 사용했던 산성 물질을 대체하지 못해 전지 사용은 늘 화상, 폭발과 같은 위험이 있었다. 조르주 르클랑셰가 이러한 문제를 해결하고자 산 대신 알칼리성인 염화암모늄을 전도체로 활용했고 1866년 볼타전지의 폭발 위험성을 보완해 기전력 1.5V를 내는 1차 전지를 만들었으며 망간산화물과 아연을 각각 양극과 음극으로 사용하고 전해액을 채워 전지를 구성했다. 이것이 현재의 아연-망간산화물전지(망가니즈전지)의 초기 작품이다. 초기에는 전해액이 수용액 상태인 습식전지이다. 1886년 독일의 카를 가스너(Carl Gasner)는 르클랑셰 전지를 개량하여 1차전지인 건식전지(Dry-Cell Battery)를 발명하였으며 아연 탄소 전지로 불리는 이 건전지는 1950년 후반까지 대량 생산되았다.

• 르클랑셰 전지

이산화망간과 모래, 톱밥을 채운 항아리에 탄소막대를 넣고 그 항아리를 염화암모늄 용액에 넣은 뒤 아연판 역시 염화암모늄 용액에 넣어 만든 전지로 현대 건전지의 원형이다.

• 르클랑셰 전지의 발전원리

르클랑셰 전지의 원리를 간략하게 살펴보면, 르클랑셰 전지가 회로에 연결되면 아연(Zn) 전극에 있는 아연 원자가 전자를 방출하면서 산화되고, 염화암모늄(NH4Cl) 전해질의 염소 이온(Cl-)과 반응하여 염화 아연(ZnCl2)을 만든다. 전해질의 이온 평형을 위해 암모늄(NH4+) 이온은 탄소(C) 전극 근처로 이동하게 되고, 탄소 전극에서 전자를 받아 암모니아 가스(NH3)와 수소 기체(H2)를 발생시킨다. 이때 수소 기체는 이산화 망가니즈(MnO2)와 반응하여 물(H2O)이 되기 때문에 분극 현상이 일어나지 않게 된다.

참고자료

• "Georges Leclanché", wikipedia
• "Georges Leclanché", wikipedia
• 김태웅, 〈개구리 실험으로 탄생한 '배터리'〉, WIPNEWS, 2021-06-23
• 〈충전지 전성시대- 2차 전지, 너 누구니?〉, 《 LG케미토피아》, 2014-08-25
• 기술교육, 〈전지가 너희를 자유롭게 하리라〉, 《네이버 블로그》, 2010-08-04
• EastWind, 〈배터리 기본 원리 2.3 - 1차 전지의 화려한 발전 : 건전지〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-16

같이 보기

• 알레산드로 볼타
• 카를 가스너
• 망가니즈전지
• 아연 탄소 전지

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