슈퍼캐퍼시터와 배터리 1편

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1부) 고등학교를 문과로 졸업하고, 판매하는 제품들은 이과적인 것들이라 꾸준히 공부를 해야 합니다. 그래도 아는 즐거움이 꽤 큽니다. 어렸을 때 공부를 좀 더 열심히 할 걸이란 후회보다 지금이라도 이런 즐거움을 알게 해 준 세상 모든 것에 감사합니다. 

일체형태양광등기구에는 태양광 전지판(태양열전지판, 태양광모듈 등 같은 단어)도 있고, 빛을 내는 LED도 들어있고, 콘트롤러(제어장치인데 내부에 MCU라는 마이크로 컨트롤러 유닛이라는 칩), 컨버터(Convertor, 교류전기를 직류전기로 변환하는 장치), 배터리, PCB(Printed Circuit Board)라는 전기신호전달 회로가 있습니다. 

그 중 효율을 관장하는 핵심은 제가 보기에 우선 발전량을 풍부하게 해 줄 능률 높은 태양전지판이 필요하고, 그 다음 이렇게 생산된 전기를 안전하고, 오랫동안 많이, 안정적으로 에너지를 보관할 배터리가 필요할 것이며, 다음은 이 흐름이 끊이지 않고, 독립된 체계로 방전되지 않을 수 있도록 하는 칩이 잘 설꼐되어 내장되어야 가능합니다. 여기서 제가 전기 전문가처럼 말씀을 드리지 못하는 건 실제 전문가도 아니고, 이 정도 수준에서 일체형태양광등기구의 원리와 사양을 알고 계시면 좋을 거 같단 판단이 생겨서 저도 함께 정리하는 정도입니다. 

이 중 미래의 화두는 단연코 배터리일거라고 봅니다. 태양광전지판도 분명 현재의 것보다 훨씬 높은 효율을 지닌 녀석들이 이미 나와있는데, 시중에 제품으로 나올 때까진 또 수많은 검증을 거치고 나와도 불량이 생길 수도 있기도 하고 가격이 높을 수도 있구요. 아무튼 다양한 요소들에 의해 시장에 진입하는 지라 도입이 되긴 될 듯합니다. 
각설하고, 통상 우리가 알고 있는 배터리는 옛날 로케트배터리가 전부입니다. 충전해서 사용하는 2차 전지가 아니고, 그저 사용하고 버려지는 전지를 생각하는 건데, 이를 1차 전지 혹은 건전지라고 합니다. 2차 전지는 말 그대로 다시 에너지를 보충해 사용하는 전지를 말하며, 3차 전지는 원료만 공급되면 계속 충전과 방전을 하여 에너지를 사용하는 수소연료전지 혹은 연료전지라고 합니다. 

그런데, 이 나열된 전지보다 훨씬 용량도 크고 충방전의 사이클로 몇 배는 많은 소재가 있는데 이를 슈퍼캐퍼시터(울트라 캐퍼시터라고도 함)라고 합니다. 
일반적 배터리는 전해질을 사이로 양극재와 음극재가 이동하면서 에너지를 충방전하는 화학적 시스템이라면, 캐퍼시터는 양극전자 자체에 에너지가 모였다 나갔다하는 전기적 방식을 띕니다. 이에 대해 좀 더 세밀히 알아보고자 합니다.