콘덴서의 수명과 파손에 대하여...

정상적으로 매우 훌륭하게 설계된 전자회로라고 할지라도 수명을 갖게되며, 

그 수명에 가장 큰 영향을 끼치는 부품이 콘덴서 입니다.

 

콘덴서의 수명과 파손에 대해 알아보겠습니다.

 

 

전해콘덴서(알루미늄 전해 캐패시터)에서 전해액이 누유되면 대부분의 경우 쇼트(단락)는 아닙니다.

오히려 정반대 현상이 일어나는 경우가 훨씬 많습니다.

전해액 누유 시 실제로 일어나는 일

용량 급감 (거의 0에 가까워짐)	전해액이 말라버리면 산화알루미늄 유전체층이 제 기능을 못함 → 정전용량이 소실됨
ESR 급등	내부 저항이 수십~수백 배로 증가 → 리플 전류 견디는 능력 상실
발열 심함	전류가 흘러도 충전이 안 되므로 모두 열로 변환됨
개방(Open) 상태에 가까워짐	최종적으로는 완전히 말라서 내부가 단선된 것처럼 동작 (쇼트와 정반대)
아주 드물게 쇼트	전해액이 인쇄회로기판 위로 흘러나와 근처 패턴 사이를 전기적으로 연결할 때만 발생

실제 사례 (파워서플라이나 메인보드 고장 원인 1위)

• 2000년대 중반 ~ 2010년대 초반 대만/중국산 저가 전해콘덴서 대량 불량 사태 당시 → 전해액이 누유되면서 콘덴서 상단이 부풀어 오르고, 결국 용량이 5% 이하로 떨어져 메인보드가 부팅 안 되는 현상이 대량 발생 → 하지만 쇼트로 인해 퓨즈가 나가거나 MOSFET이 터진 경우는 거의 없었음

쇼트가 되는 극히 드문 경우

1. 누유된 전해액이 PCB 위에서 두 패드(특히 고전압 라인과 GND)를 연결했을 때
2. 안전밴트가 터지면서 내부 포일이 물리적으로 접촉했을 때 (이 경우는 폭발 직전 상태)

결론

“전해액이 새면 콘덴서가 쇼트된다” → 거의 틀린 말입니다. 정확히는 “전해액이 새면 콘덴서가 말라서 용량이 사라지고 ESR이 폭발하며 개방에 가까워진다” 가 맞습니다.

그래서 누액된 전해콘덴서는 교체하지 않으면 주변 회로(특히 스위칭 레귤레이터)가 과전류로 인해 2차 고장 나는 경우가 훨씬 많습니다.

 

전해액의 전기 전도도 수준

순수한 물	약 18 MΩ·cm	거의 부도체
일반 전해콘덴서 전해액	50 ~ 300 Ω·cm 정도	물보다 10만~100만 배 이상 전도성 높음
고온용·저ESR 전해액	10 ~ 50 Ω·cm 이하	거의 액체 도체에 가까움
누유된 전해액이 PCB에 묻은 경우	실측으로 수십~수백 Ω 수준	인접 패드 사이를 쉽게 전기적으로 연결

실제 전해액의 성분 (예: 일반 용도)

• 주용매: γ-부티로락톤(GBL), 에틸렌글리콜(EG) 등
• 전해질 염: 유기산 암모늄염, 붕산 암모늄 등
• 첨가제: 과전압 방지제, pH 조절제 등

이 조합으로 이온 전도도가 매우 높아져서, 전해액 자체는 거의 ‘액체 저항체’ 또는 ‘약한 전해질 도체’ 로 동작합니다.

그래서 누유되면 쇼트가 될 수도 있는 이유

정말로 전해액이 PCB 위로 흘러나와

• +12V 라인과 GND 패드 사이
• VCC와 GND 핀 사이 에 얇게 퍼지면 수십~수백 Ω 정도의 저항으로 연결됩니다. → 이건 완전 쇼트(0Ω)는 아니지만, 수백 mA ~ 수 A의 누설 전류가 흘러서 파워서플라이 과부하, MOSFET/레귤레이터 소손, 심하면 메인보드 연기 나는 원인이 됩니다.

결론

• 전해액 자체 → 매우 높은 이온 전도도 (훌륭한 전해질)
• 콘덴서 내부가 말라서 용량이 사라지는 것 = 개방 방향
• 하지만 새어나온 전해액이 PCB를 오염시키면 = 저항성 쇼트 (수십~수백 Ω 단락) 발생 가능

그래서 “전해콘덴서 누액 = 반드시 완전 쇼트”는 아니지만, 실제 수리 현장에서는 누액된 보드의 80~90%가 저항성 단락으로 2차 피해를 입습니다. 누액 발견 즉시 알코올로 깨끗이 세척하고 콘덴서 교체하는 것이 최우선 조치입니다.

 

 

전해콘덴서(알루미늄 전해 캐패시터)에서 실제로 두 전극(+)과 (−)을 절연을 유지시켜 주는 절연체는 다음 층입니다.

핵심 절연체: 양극 알루미늄 포일 표면에 형성된 산화알루미늄(Al₂O₃) 유전체 막

 

양극 알루미늄 포일	+극, 전압을 걸어 산화막을 형성	50~150 μm	고순도 알루미늄(99.99%
산화알루미늄(Al₂O₃) 막	진짜 절연체(유전체)	0.001~0.002 μm/ V (내압 1V당 약 1.3~1.5 nm)	수십~수백 nm 두께로 매우 얇음
전해지(전해액 + 전해지)	음극(−) 역할을 하며 산화막 손상을 스스로 재생	액체	전도성이 매우 높음
음극 알루미늄 포일	전해액과 전기적으로 접속하여 −극 역할	20~50 μm	산화막 거의 없거나 매우 얇음

즉, 전해콘덴서의 진짜 절연체는

“양극 알루미늄 포일 표면에 전기화학적으로 형성된 초박막 산화알루미늄(Al₂O₃)” 입니다.

• 이 산화막이 없거나 파괴되면 즉시 쇼트가 됩니다(가스 발생 → 폭발 위험).
• 전해액은 절연체가 아니라 오히려 도체이며, 산화막이 손상되면 스스로 재산화(자기치유)시켜 주는 역할을 합니다.

정리하면

• 절연을 담당하는 물질 → 산화알루미늄(Al₂O₃) 초박막
• 전해액 → 절연체가 아니라 음극판 + 자기치유제
• 전극 사이에 따로 세라믹이나 플라스틱 필름 같은 절연체는 끼워져 있지 않음

그래서 전해콘덴서가 말라버리면 산화막이 제 기능을 못해 용량이 급감하고, 산화막이 물리적으로 파괴되면(과전압 등) 바로 쇼트 → 안전벤트 터짐 → 폭발 위험이 생기는 구조입니다.

 

 

누유된 전해액은 단순히 “젖었다” 수준이 아니라, 도전성이 매우 강한 부식성 전해질이기 때문에 PCB 위에 조금만 퍼져도 여러 가지 심각한 쇼트를 만듭니다.

실제로 자주 일어나는 쇼트 사례 (메인보드·파워서플라이 기준)

 

SMD 콘덴서 바로 아래 패드	+와 − 패드가 0.5~1 mm 간격 → 누액이 얇게 퍼지면 10~200 Ω 정도로 연결	해당 전원 레일에 수백 mA 누설 전류 발생
12V·5V·3.3V 레인과 GND 폴리곤	전해액이 폴리곤 위로 퍼지면서 저항성 단락	파워서플라이 과부하 → 보호회로 동작 또는 MOSFET 터짐
칩셋·CPU 소켓 주변 핀	핀 사이 간격 0.5 mm 이하 → 전해액이 스며들면 수십 Ω 쇼트	칩셋 순간 소손, 부팅 불가
VGA·LAN·사운드 칩 주변	콘덴서가 많아서 누액이 넓게 퍼짐 → 다수 신호선/GND 단락	해당 기능 전체 먹통
멀티미터로 재보면 0Ω가 아닌 경우	30~500 Ω 사이 저항값이 찍힘 → 완전 쇼트는 아니지만 전류는 충분히 흘러감	간헐적 부팅, 랜덤 리부팅, 발열 심함

실제 수리 경험에서 본 최악의 예

• 메인보드 한가운데 1000 μF 콘덴서 하나가 터져서 전해액이 반경 5 cm까지 퍼짐 → 3.3V 레일과 GND가 47 Ω으로 연결 → 3.3V 레일에 1 A 가까운 누설 전류 → 남은 콘덴서들, 코일, MOSFET 3개 연쇄 소손 → 결국 메인보드 전체 폐기

그래서 수리할 때 반드시 하는 일

1. 누액 발견 즉시 전원 차단
2. 99% 무수 알코올(또는 전용 플럭스 클리너)로 최소 3번 이상 철저히 세척
3. 브러시 + 초음파 세척기까지 동원하는 경우도 많음
4. 세척 후 60~80 °C 오븐에서 30분 이상 완전 건조
5. 누액 맞은 콘덴서 전부 교체 + 주변 부품(특히 MOSFET, PWM 컨트롤러) 저항 체크

결론 한 줄

전해콘덴서 누액 = 콘덴서 자체는 개방되지만, 새어나온 전해액 때문에 주변 회로가 저항성 쇼트로 2차 피해를 입는 경우가 90 % 이상입니다.

그래서 옛날 메인보드 수리꾼들이 “캡톤(콘덴서 불량) 보드 = 일단 전해질 냄새 나면 90 %는 골로 간다”라고 했던 겁니다.

 

 

 

전해콘덴서(알루미늄 전해 캐패시터)가 파손·성능 저하되는 주요 원인을 실제 발생 빈도 순으로 정리했습니다.

 

	원인	비율	파괴 메커니즘	형상
1	전해액 증발·건조 (노후화)	50~60 %	온도↑ → 전해액이 슬리브·고무 마개로 서서히 증발 → 산화막 자기치유 불능 → 용량 급감 → ESR 폭발	상단 평평 or 약간 부풀음, 용량 10% 이하
2	고온 환경 (80~105°C 이상 장기 사용)	15~20 %	수명 = 1000~2000 h마다 용량 50% 감소 (10°C↑ 수명 1/2 법칙) → 전해액 빠르게 증발	상단 부풀고 갈색 전해액 새어나옴
3	리플 전류 초과	10~15 %	허용 리플보다 큰 교류가 흘러 내부 발열 → 전해액 끓음 → 압력 상승 → 안전벤트 터짐	상단 완전 부풀거나 터짐, 전해액 대량 누출
4	과전압 (정격 전압 초과)	5~10 %	산화막 절연 파괴 → 대전류 유입 → 순간 가열 → 전해액 기화 → 폭발	안전벤트 터지고 콘덴서 몸체 갈라짐
5	역전압 (극성 반대 장착)	3~5 %	산화막이 역방향으로 파괴되면서 가스 대량 발생 → 폭발성 파열	폭발 후 콘덴서가 두 동강 나 있음
6	기계적 충격·진동	2~3 %	리드선 뿌리 부분 단선 or 내부 포일 찢김	외관 멀쩡한데 용량 0 pF, 개방 상태
7	초기 불량·가짜 전해액 (2000년대 캡톤플레이그)	5~10 % (과거)	도둑맞은 불량 전해질 조성 → 1~2년 만에 전해액 분해·가스 대량 발생	대량으로 상단 터지고 전해액 냄새 진동

온도와 수명의 관계 (가장 중요한 법칙)

정격 온도 105°C 제품 기준 실측 수명 예시

105 °C	2,000 시간
95 °C	4,000 시간
85 °C	8,000 시간
75 °C	16,000 시간
65 °C	32,000 시간 ≈ 3.6년 연속 통전
45 °C 이하	10년 이상도 가능

→ 파워서플라이·그래픽카드·메인보드처럼 좁고 뜨거운 곳에 들어가는 콘덴서는 3~5년만 지나도 거의 다 죽어가는 이유입니다.

한 줄 요약

“전해콘덴서가 죽는 제1원인은 99 %가 ‘전해액이 말라서’이며, 그 원인의 80 % 이상이 ‘열’입니다.” 그래서 고급 보드·파워는 이제 거의 전고체 콘덴서(Conductive Polymer)나 MLCC로 교체하고 있어요. 전해액 자체가 없는 제품이라 10년 이상도 끄떡없죠.

 

 

전해콘덴서(알루미늄 전해 캐패시터)의 수명을 정확히 계산하는 공식은 모든 제조사(KEMET, Panasonic, Rubycon, Nichicon, Samsung 등)가 공통으로 사용하는 공식 수명 계산식입니다.

1. 기본 수명 계산 공식 (정격 온도 기준)

L = L₀ × 2^((T₀ − Tₐ)/10) × Kᵣ × Kᵥ

또는 더 간단히 많이 쓰는 형태

실제 수명 L ≈ 정격 수명 L₀ × 2^(ΔT/10) × 리플 계수 × 전압 계수

각 항목 설명

L₀	정격 온도(T₀)에서의 보장 수명	카탈로그에 적힌 값 (예: 105 °C에서 2000 h, 5000 h, 10000 h 등)
T₀	정격 최고 온도	85 °C, 105 °C, 125 °C 제품 등
Tₐ	실제 동작 온도 (콘덴서 표면 또는 내부 코어 온도)	실측하거나 열해석으로 구함
2^(ΔT/10)	10 °C 법칙 (Arrhenius 법칙 근사)	온도가 10 °C 낮아질 때마다 수명 ≈ 2배
Kᵣ	리플 전류 계수 (Ripple Current Factor)	실제 리플 전류가 정격 리플 전류의 몇 배인가 → 1.0 이하일 때 거의 1로 봄
Kᵥ	적용 전압 계수 (Voltage Derating Factor)	정격 전압의 70~80 % 이하로 쓰면 수명 1.5~3배 연장 (제조사마다 그래프 제공

2. 실전 계산 예시

예시 콘덴서

• Nichicon 105 °C 1000 μF 16 V
• 카탈로그 정격 수명: 105 °C에서 5000 시간
• 실제 사용 조건
  • 실제 동작 온도: 75 °C
  • 적용 전압: 12 V (정격 16 V의 75 %)
  • 리플 전류: 정격 리플 이하 (Kᵣ ≈ 1.0)

계산 과정

1. 온도 차이 = 105 − 75 = 30 °C
2. 온도 계수 = 2^(30/10) = 2³ = 8배
3. 전압 계수 = 12 V/16 V = 0.75 → Nichicon 그래프 기준 약 1.8~2.0배 (보통 1.8배로 잡음)
4. 실제 예상 수명 L ≈ 5000 h × 8 × 1.8 ≈ 72,000 시간 → 72,000 ÷ 24 ÷ 365 ≈ 8.2년 (24시간 연속 통전 기준)

3. 제조사별 전압 계수 예시 (대략값)

제조사	정격의 50%이하	정격의 70~80% 사용시
Nichicon	3~4배	1.8~2.2배
Rubycon	3~5배	2배 정도
Panasonic	2.5~4배	1.7~2배
Samyoung/Nippon Chemi-con	3배 정도	1.5~2배

4. 더 정확한 계산을 원한다면 (엔지니어용)

대부분의 제조사가 제공하는 상세식 (예: Nippon Chemi-Con)

L = L₀ × 2^((T₀ − Tₐ − ΔTᵣ)/10) × 10^((V₀ − Vₐ)/10)

ΔTᵣ = 리플 전류로 인한 내부 승온 (Iᵣ² × ESR × 열저항)

이건 열해석 프로그램(예: PSMA Capacitor Life Calculator, KEMET K-SIM, Rubycon CLR75 등) 써야 정확합니다.

5. 초간단 암산용 공식 (수리점·하드웨어 커뮤니티에서 많이 씀)

105 °C 2000 h 제품 기준 실제 수명(년) ≈ (105 − 실제 온도) ÷ 10 × 2년

예: 65 °C에서 쓰면 → (105 − 65) ÷ 10 = 4 → 4 × 2년 = 8년

놀라울 정도로 잘 맞습니다.

 

 

결론

정확한 계산은 카탈로그 + 실제 온도 측정 + 제조사 제공 엑셀/온라인 계산기 사용이 최고지만,
현실적으로는 “105 °C 제품을 65 °C 이하, 정격 전압의 70 % 이하로 쓰면 10년은 거뜬하다” 가 가장 실용적인 기준입니다.