개념 한 쪽
전기분해의 응용은 전해액에서 금속을 얻거나 표면을 다듬는 방식으로 나뉜다. 출발 소재와 전극 반응을 구분하면 전해 채취, 전해 정제, 전주, 전해 연마가 갈린다. 전지와 물의 전기분해도 전해액과 전극 구성을 통해 이해한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전기분해의 응용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 출발 소재로 채취와 정제 구분 | 1 | 광석 용해액에서 캐소드에 순금속을 전착하는 방법을 가림 |
| 두꺼운 도금층 복제 용어 | 1 | 원형 위에 두껍게 도금한 뒤 떼어 복제하는 방법을 가림 |
| 전지별 전해액 암기 | 1 | 망간 건전지에 쓰는 전해액을 가림 |
전해 채취는 광석에 함유된 금속을 산 등으로 용해시킨 전해액을 사용하고 음극에 순금속을 쌓아 올리는 방법이다. 출발 소재가 광석이라는 점이 전해 정제와 구분되는 지점이다. 전해 정제는 조금속이나 정제금속을 양극으로 두고 원하는 금속의 염을 포함한 수용액을 전해액으로 삼아 순도가 높은 금속을 얻는 방법이다. 불순 금속을 양극으로 녹이고 음극에 순금속을 쌓는 원리이다.
전주는 전기 도금을 계속해 두꺼운 금속층을 만든 뒤 원형을 떼어 그대로 복제하는 방법이다. 전기도금은 직류 저전압·대전류가 필요하므로 교류를 직류로 바꾸는 셀렌 정류기가 전원 장치로 적합하다. 전해 연마는 금속을 양극으로 하고 적당한 전해액에서 단시간 전류를 통하면 표면의 돌기 부분이 먼저 분해되어 거울 같은 표면을 얻는 방법이다. 양극에서 금속이 녹아나가는 점이 음극에 금속이 붙는 도금·정제·채취와 다르다.
르클랑셰 전지인 망간 건전지는 전해액으로 염화암모늄을 사용하고 감극제로 이산화망간을 쓴다. 다니엘 전지는 양극의 황산구리가 환원되어 구리가 석출되므로 수소 가스가 생기지 않아 감극제가 필요 없다. 알칼리 건전지는 수산화칼륨을 전해액으로 쓰고, 납축전지는 황산을 전해액으로 쓴다.
물에 강전해질을 20% 정도 넣어 전기분해하는 이유는 물속 이온을 늘려 도전율을 높이기 위해서이다. 순수한 물은 이온이 거의 없어 전기가 잘 통하지 않으므로 강전해질을 넣어 전류가 원활히 흐르게 한다. 수산화나트륨 자체는 전극에서 소모되지 않으므로 계속 재사용된다.
전해정제법이 산업적으로 가장 큰 규모로 운용되는 대표 금속은 구리이다. 구리는 전선과 전자부품에 널리 쓰이고 전기 전도성이 순도에 크게 좌우되므로 전해정제로 순도를 높일 가치가 크다. 철은 주로 고로·전로 제련으로 생산하고, 납이나 망간의 전해정제는 구리에 비해 규모가 작다.
전해 채취와 전해 정제는 출발 소재로 가른다. 광석을 산 등으로 용해한 전해액에서 캐소드에 순금속을 전착하면 전해 채취이고, 불순 금속을 양극으로 두고 목적 금속과 같은 금속염 수용액을 전해액으로 쓰면 전해 정제이다. 전주는 두꺼운 전기도금층을 원형에서 떼어 복제하는 방법이고, 전해 연마는 금속을 양극으로 두고 돌기부터 용해해 거울면을 얻는 방법이다. 전기도금의 전원은 직류 저전압·대전류이므로 셀렌 정류기를 쓴다. 르클랑셰 전지의 전해액은 염화암모늄이고 감극제는 이산화망간이며, 다니엘 전지는 황산구리가 환원되어 구리가 석출되므로 감극제가 필요 없다. 물의 전기분해에는 수산화나트륨을 첨가해 도전율을 높인다.
전해 콘덴서의 제조나 재생고무의 제조등에 주로 응용하는 현상은?
정답 ① · 전기침투(Electro-osmosis)는 다공질 물질(암반, 점토 등)의 양단에 직류 전압을 가했을 때, 모세관 내의 액체가 전기적인 힘을 받아 이동하는 현상입니다. 이 현상을 이용하여 흙을 안정화시키거나, 전해 콘덴서 제조 공정에서 전해액을 주입/제거하거나, 고무 라텍스의 응고 공정 등에 응용합니다.
전기침투는 전계로 모세관 속 액체를 이동시키는 현상으로 전해 콘덴서 제조·재생고무 응고에 응용된다.
전기 도금을 계속하여 두꺼운 금속층을 만든 후 원형을 떼어서 그대로 복제하는 방법을 무엇이라 하는가?
정답 ② · 문제는 원형 모형 위에 전기도금을 계속하여 두꺼운 금속층을 만든 뒤 떼어내어 복제하는 방법의 명칭을 묻고 있다. 이 방법은 전주(電鑄)라고 하며 원형에 전기도금을 두껍게 형성한 후 박리하여 동일한 형상을 복제하는 공법이다.
전주(電鑄)는 원형 위에 두껍게 전기도금한 뒤 떼어 내어 그대로 복제하는 방법이다.
르클랑셰 전지(망간 건전지)의 전해액으로 어느 것을 사용하는가?
정답 ③ · 문항은 르클랑셰 전지(망간 건전지)의 전해액이 무엇인지 묻고 있다. 르클랑셰계 건전지는 염화암모늄(NH4Cl)을 전해액으로 사용하며 양극 감극제로 이산화망간을 쓴다.
르클랑셰 전지(망간 건전지)는 전해액으로 염화암모늄(NH4Cl)을, 감극제로 이산화망간을 쓴다.
전기공사산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.