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산 중턱에 우뚝 솟아 있는 큰 바람개비를 본 적 있나요? 바람의 힘으로 날개를 돌려 전기 에너지를 얻어내는 풍력 발전기예요. 풍력 발전기를 비롯한 대부분의 발전기 기본 원리는 영국의 물리학자 마이클 패러데이가 1831년 증명한 ‘전자기 유도 법칙’이에요. 도선 주변의 자기장이 변하면 도선에 전류가 발생한다는 내용이지요.

풍력 발전기의 회전부 중심에는 긴 막대가 연결돼 있어요. 날개가 회전하면 이 막대도 같이 회전하지요. 막대 끝 부분에는 코일이 감겨 있는데, 코일이 감긴 막대 주변을 자석이 빙 둘러싸고 있어서 막대가 회전하면 자기장을 변화시켜요. 그 결과 패러데이의 법칙에 의해 코일에 전류가 흐르게 되는 거예요.

사람의 운동에너지로 전기를 생산하는 자가 발전의 원리도 똑같아요. 바람의 힘 대신 사람이 자전거 페달을 밟아 바퀴를 회전시키거나 손잡이를 빠르게 돌리면 되지요. 이렇게 생산된 에너지의 크기는 손전등이나 라디오 등을 켤 수 있을 정도랍니다.

휴가지에서 자가 발전 손전등 하나면 문제없어!

여름휴가로 찾아온 캠핑장. 깜깜한 밤 무서운 이야기를 하며 손전등을 들고 이곳저곳 산책하려는데, 웬걸! 집에서 챙겨온 손전등을 켜보니, 깜빡거리다가 이내 꺼져 버리고 말았어요. 건전지가 다 닳아버린 거예요.

자가 발전기를 이용한 손전등은 이런 걱정을 하지 않아도 돼요. 오직 사람의 운동에너지만으로 불을 켤 수 있거든요. ‘자가 발전기 만들기’ 키트에는 손잡이와 발전기 뼈대를 이루는 부품, 모터, 톱니바퀴, LED, 나사가 들어있어요. 우선 손잡이가 톱니바퀴 3개와 맞물려 손잡이를 돌리면 그 운동에너지를 모터까지 전달해요. 모터에는 자석과 도선이 있어 손잡이에서 전해진 운동에너지가 자기장을 변화시키지요. 그 결과 생겨난 전기에너지가 전선을 타고 LED로 이동해 환한 빛을 내요. 손잡이 돌리는 걸 멈추는 순간 불빛은 꺼진답니다.

완성된 자가 발전기는 앞쪽과 뒤쪽으로 모두 손잡이가 돌아가지만 두 방향 중 하나는 불빛이 켜지지 않을 거예요. LED는 (+)극과 (-)극이 구분되어 있어서 전류가 한 방향으로만 흐르거든요. 설명서와 똑같이 연결했다면 앞으로 돌렸을 때만 불이 켜진답니다.