암페어시
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1. 개요
암페어시는 전류의 세기(암페어, A)와 시간(시, h)의 곱으로 정의되는 전하량의 단위이다. 3,600 쿨롱과 같다. 암페어시는 전기 도금 및 배터리 용량 측정에 사용되며, 건전지, 스마트폰 배터리, 자동차 배터리 등의 용량을 나타내는 데 활용된다. 밀리암페어시는 X선 영상 및 방사선 치료에도 사용된다. 배터리 기반 제품의 에너지 용량을 비교할 때는 암페어시 정격만으로는 정확한 정보를 제공하기 어려우며, 와트시 정격을 함께 표기하는 것이 더 유용하다. 알루미늄 생산에도 활용되며, 1톤의 알루미늄을 생산하는 데 약 298만 암페어시가 필요하다.
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- 전하의 단위 - 기본 전하
기본 전하는 전하의 최소 단위로서 국제단위계에서 정확히 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ 쿨롱으로 정의되며, 관측 가능한 입자의 전하는 기본 전하의 정수배로 나타나고 양자전기역학에서는 입자가 광자를 방출하거나 흡수하는 확률 진폭과 관련된다. - 전하의 단위 - 쿨롬
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화씨는 물의 어는점을 32°F, 끓는점을 212°F로 정의하는 온도 측정 단위로, 섭씨 및 켈빈과 변환 공식을 통해 상호 변환이 가능하며, 과거 영어권에서 널리 사용되었으나 현재는 일부 국가에서만 사용된다.
| 암페어시 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 명칭 | 암페어시 |
| 로마자 표기 | Ampere-si |
| 영어 명칭 | Ampere-hour |
| 일본어 명칭 | アンペア時 (Anpea-ji) |
| 단위 | |
| 물리량 | 전하 |
| 단위계 | 비 SI 단위 |
| SI 단위 환산 | |
| SI 단위 | 3600 C |
| 정전 단위 | 1.079253 × 10^13 statC |
| 전자기 단위 | 360 abC |
| 가우스 단위 | 1.079253 × 10^13 Fr |
| 정의 | |
| 정의 | 안정된 1 A의 전류를 1시간 동안 흘릴 때 이동하는 전하의 양 |
2. 정의 및 다른 단위와의 관계
암페어시(Ah)는 전류의 세기(암페어, A)와 시간(시, h)의 곱으로 표현되는 전하량의 단위이다. 1암페어시는 3,600 쿨롱에 해당한다.[10]
단 3형 건전지의 용량은 약 2~3 Ah이며, 자동차 배터리의 용량은 차량의 크기에 따라 다르지만 대형 차량의 경우 약 50 Ah이다. 1 Ah의 전하량으로 용융된 염화알루미늄에서 0.336g의 알루미늄을 생성할 수 있으며, 1톤의 알루미늄을 생산하려면 최소 298만 Ah의 전류가 필요하다.[10]
2. 1. 다른 단위와의 관계
- 3600°C[1]
- 2.247 × 1022 기본 전하[1]
- 0.03731 패러데이[1]
- 1.079 × 1013 정전 쿨롱(CGS-ESU 환산값)[1]
- 360°C(CGS-EMU 환산값)[1]
3. 활용
암페어시는 전기도금과 같은 전기화학 시스템 및 배터리 용량 측정에 자주 사용된다.
밀리암페어 초(mA⋅s)는 X선 영상, 진단 영상 및 방사선 치료에 사용되는 측정 단위로, 밀리쿨롱과 같다. 이 양은 특정 전압에서 작동하는 X선관에 의해 생성되는 총 X선 에너지에 비례한다.[3]
에너지 계산을 위해 암페어시를 사용할 때는 전압 데이터가 필요하다. 배터리 시스템에서 전달된 에너지를 정확하게 계산하려면 방전 간격에 걸쳐 전달된 전력(순간 전압과 순간 전류의 곱)을 적분해야 한다.[4] 일반적으로 배터리 전압은 방전 중에 변하므로, 평균값 또는 공칭값을 사용하여 전력의 적분을 근사할 수 있다.[5]
1 암페어시(Ah)의 전하량으로 용융된 염화알루미늄에서 0.336g의 알루미늄을 생성할 수 있다. 1톤의 알루미늄을 생산하려면 최소 298만 암페어시(Ah)의 전류가 필요하다.[10]
3. 1. 배터리 용량
AA 사이즈 건전지는 약 2000mAh~3000mAh의 용량을 갖는다.[3] 일반적인 스마트폰 배터리는 보통 2500mAh~4000mAh의 전기 용량을 갖는다.[3] 자동차 배터리의 용량은 다양하지만, 내연기관으로 구동되는 대형 자동차는 약 50Ah의 배터리 용량을 갖는다.[6]4. 한계 및 주의사항
암페어시는 전기화학 시스템(예: 전기도금) 및 일반적으로 알려진 공칭 전압이 이해되는 배터리 용량 측정에 자주 사용된다. 그러나 내부 셀 화학 또는 셀 구성이 다를 수 있는 배터리 기반 제품의 에너지 용량을 비교할 때 간단한 암페어시 정격은 종종 불충분하다.
예를 들어, 리튬철인산염 배터리 (Lithium iron phosphate battery|리튬철인산염 배터리영어)(LiFePO4)의 경우 3.2V에서 서로 다른 전압에서 여러 DC 출력을 가지지만 단일 암페어시 정격(예: 8800mAh)으로만 표시되는 소형 UPS 제품의 인식된 에너지 용량은 밀봉된 12볼트 납축전지에 비해 3.75배 과장될 수 있다.[3] 여기서 암페어시 정격(예: 7Ah)은 내부 셀 전압이 아닌 총 출력 전압을 기준으로 하므로, 예시 UPS 제품의 12볼트 출력은 실제로 예시 배터리 에너지의 약 1/3만 전달할 수 있으며, 1/4 이상의 에너지를 전달할 수 없다. 그러나 동일한 외형과 비슷한 출력 전압 및 에너지 용량을 가진 예시 배터리의 직접 교체 제품이지만 LiFePO4를 기반으로 하는 경우 7Ah로 지정될 수도 있다. 이 경우 셀 화학이 아닌 출력 전압을 기준으로 한다.
에너지를 표현하는 데 도움을 주기 위해 암페어시의 전하 값에 대한 계산에는 전압에 대한 정확한 데이터가 필요하다. 예를 들어 배터리 시스템에서 전달된 에너지를 정확하게 계산하려면 방전 간격에 걸쳐 전달된 전력(순간 전압과 순간 전류의 곱)을 적분해야 한다.[4] 일반적으로 배터리 전압은 방전 중에 변화하므로, 평균값 또는 공칭값을 사용하여 전력의 적분을 근사할 수 있다.[5] 공학적 배경이 없는 소비자의 경우 와트시 정격을 대신(또는 추가로) 지정하면 이러한 어려움을 피할 수 있다.
5. 산업적 응용
알루미늄 생산과 같은 산업 현장에서는 암페어시 단위를 활용하여 전기화학 반응에 필요한 전하량을 계산한다. 이를 통해 생산량을 예측하거나 에너지 효율을 평가하기도 한다.
5. 1. 알루미늄 생산
1 암페어시의 전하량으로 용융된 염화알루미늄에서 0.336g의 알루미늄을 생산할 수 있다. 1톤의 알루미늄을 생산하려면 최소 298만 암페어시의 전류가 필요하다.[6][10] 알루미늄 생산에는 막대한 양의 전력이 소모되므로, 알루미늄 생산 공장 건설에는 여러 정당, 시민단체, 지역 주민 간의 충분한 논의가 필요하다.참조
[1]
웹사이트
electric charge (Symbol Q). IEV 113-02-10
http://www.electrope[...]
International Electrotechnical Commission (IEC)
2020-09-20
[2]
서적
Guide for the Use of the International System of Units (SI). NIST Special Publication 811
https://nvlpubs.nist[...]
National Institute of Standards and Technology
2008
[3]
웹사이트
X-ray Safety Handbook, 9.0 Terms and Definitions, VirginiaTech Environmental, Health and Safety Services
http://www.ehss.vt.e[...]
[4]
웹사이트
How to Calculate Amp Hours – Learn of Convert Watts to Amps
http://trollingpower[...]
Leo Evans
2016-12-08
[5]
서적
Meeting the energy needs of future warriors
National Academies Press
2004
[6]
서적
Chemistry the Central Science
Prentice-Hall
1977
[7]
웹사이트
Full Conversion Table (sorted by Category)
http://www.allmeasur[...]
2004
[8]
웹사이트
X-ray Safety Handbook, 9.0 Terms and Definitions, VirginiaTech Environmental, Health and Safety Services
http://www.ehss.vt.e[...]
[9]
서적
Meeting the energy needs of future warriors
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2004
[10]
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Chemistry the Central Science
Prentice-Hall
1977
[11]
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Full Conversion Table (sorted by Category)
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2004
[12]
웹인용
X-ray Safety Handbook, 9.0 Terms and Definitions, VirginiaTech Environmental, Health and Safety Services
https://web.archive.[...]
2008-03-01
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