음극과 양극의 정의(전자/전류)

양극(陽極, positive electrode)은 서로 대립하는 두 개의 전극 가운데 전위가 더 높은 쪽을 가리킨다.

 

애노드 (Anode)는 캐소드와 반대개념으로, 전류가 흘러 들어가는 쪽 전극을 의미한다. 전류와 전자의 흐름의 방향은 서로 반대이므로, 애노드는 전극 중 전자가 흘러 나오는 쪽의 전극을 의미한다.

전자를 방출하거나 산화(oxidation) 반응이 일어나는 전극.

 

음극(陰極, negative electrode)은 두 개의 전극 사이에 전류가 흐를 때, 전위가 낮은 쪽의 전극을 가리킨다.

 

캐소드(cathode)는 전자공학, 물리학, 화학 등에서 전극 중 전류가 흘러나오는 쪽의 전극을 의미한다. 전류와 전자의 흐름의 방향은 서로 반대이므로, 캐소드는 극중 전자가 흘러 들어가는 쪽의 전극을 의미한다.

전자가 들어오거나 환원(reduction) 반응이 일어나는 전극.

 

전류의 정의는 전하의 흐름 즉, 전자의 흐름입니다.
그런데 전자는 (-) 에서 (+)로 흐르고

전류의 방향은 (+)에서 (-)입니다.

 

(a) 전지를 방전할 때 : 양극은 캐소드, 음극은 애노드

 

전지는 산화-환원 반응이 진행되어 전기에너지를 생산한다. 전지의 한 전극에서 산화반응이 일어나면 전자가 생성되고, 이 전자들은 전극 외부로 연결된 도선을 따라 쌍을 이루고 있는 또 다른 전극으로 흐른다. 반대편의 전극에서는 전자가 유입되면서 환원반응이 일어나게 된다. 전자는 음극에서 양극으로 흐르므로 결국 산화반응이 진행된 애노드에서 환원반응이 진행된 캐소드로 흐르게 되고, 애노드가 음극, 캐소드가 양극이 된다. 이런 자발적 산화-환원 반응은 1차 전지 혹은 2차 전지 내부에서 전지를 사용할 때 진행된다.

 

(b) 전지를 충전할 때 : 양극은 애노드, 음극은 캐소드

 

한 번 사용하고 나면 버려야 하는 1차 전지와 다르게 2차 전지는 충전을 해서 재사용하는 것이 가능하다. 청준할 때에는 외부전원(power supply)의 음극을 전지가 방전할 때 음극이었던 전극에, 외부 전원의 양극을 전지가 방전할 때 양극이었던 전극에 연결한다. 결국 전극의 극성 자체에는 변함이 없지만, 충전할 때 각 전극에서 진행되는 산화-환원 반응은 방전할 때와는 반대로 진행된다.

 

음극과 연결된 전극에서 환원반응이 진행되어, 음극이 캐소드가 되고 양극과 연결된 전극에선 반대로 산화반응이 진행되어 양극이 애노드가 된다. 전기에너지를 생산하는 방전과는 달리 충전은 전기에너지를 소비하는 경우이다. 그러므로 전기에너지를 사용하여 화학반응을 진행하는 전기분해의 경우에도 용기(cell)에 담가있는 전극에서도 전지를 충전할 때와 같은 산화-환원 반응이 진행되는 것이다.

 

 

(전지를 충전할 때. 양극이 애노드, 음극이 캐소드이다.)