“이 빨간색 공책은 내 거야!”
“아니야! 내 거야! 내가 먼저 집었어!”
친구 두 명이 빨간색 공책과 파란색 공책을 두고 싸우고 있어요. 둘 중 한 명이 양보하면 사이좋게 나눠 가질 수 있을 텐데 말이죠. 이 싸움을 지켜보던 섭섭박사님이 참다못해 나섰어요.
“너희 양보하지 않고 자꾸 싸우면 공책 두 권을 붙여버릴 테다!”
왜 이런 일이?
☞결과 : 공책이 서로 강하게 달라붙어 잘 떨어지지 않는다.
공책의 낱장을 서로 겹치기만 했을 뿐인데 이렇게 서로 강하게 달라붙다니, 정말 신기하죠? 한 미국 TV 방송에선 전화번호부를 이용해 같은 실험을 진행했는데, 수십 명의 사람이 달라붙어 줄다리기 하듯 잡아당겨도 절대 떨어지지 않았어요. 결국 중장비를 동원해 떼냈지요.
이렇게 책을 강하게 붙들고 있는 건 ‘마찰력’이에요. 마찰력은 두 물체의 접촉면 사이에서 물체의 운동을 방해하는 힘이랍니다. 공책을 낱장으로 겹치면 마찰이 일어나는 표면의 수가 늘어나기 때문에 공책이 쉽게 움직이질 않아요. 그 결과 공책이 서로 떨어지지 않는 거죠. 그런데 지난 2016년, 프랑스 파리-사클레대학교 연구팀이 위 실험에서 유독 마찰력이 강하게 작용한다는 사실을 밝혀냈답니다. 연구팀에 따르면, 낱장끼리 겹쳐진 두 권의 책을 잡아당길 때, 잡아당기는 힘이 책을 누르는 힘으로 변한다는 거예요. 연구팀은 이를 ‘마찰력의 증폭’이라고 표현했지요. 이 때문에 겹쳐진 낱장이 10배로 늘어나면 책을 분리할 때 필요한 힘은 수만 배로 커진답니다.
우리가 걸을 땐 마찰이 발생해요. 다리를 움직일 때는 가랑이 사이에서, 팔을 흔들 때엔 겨드랑이에서 끊임없이 마찰이 일어나죠. 만약 이 마찰을 전기로 바꿀 수 있다면 걸을 때마다 전기를 모을 수 있지 않을까요?
이 아이디어는 2012년, ‘마찰전기 발전기’라는 이름으로 실제로 개발되었어요. 미국 조지아공과대학교 종린왕 교수팀이 개발한 이 발전기는 여러 겹의 얇은 필름으로 구성되어 있어요. 이 필름 사이에서 마찰이 일어나면 필름 사이에서 전하가 이동하면서 전기가 생기는 거죠. 이 발전기를 적용하면 앞서 얘기했듯 사람이 걸을 때는 물론이고, 바람에 흔들리는 나뭇잎 등 마찰이 생기는 모든 곳에서 전기를 만들어낼 수 있답니다. 수력 발전이나 화력 발전을 대체할 만큼은 아니지만, 전구를 켜거나 작은 전자기기를 작동시킬 수 있을 정도의 전기는 만들 수 있지요.
2019년 9월엔 마찰전기를 이용한 탈모 치료기도 개발되었어요. 미국 위스콘신대학교 슈동 왕 교수팀은 마찰전기 발전기를 부착한 모자를 만들었답니다. 몸을 움직일 때마다 모자와 두피 사이에 작은 마찰이 일어나고, 이 마찰이 전기로 바뀌도록 만든 거예요. 이렇게 발생한 전기가 두피에 자극을 주면 모낭이 자극을 받아 머리카락의 성장을 촉진하는 거죠. 연구팀이 쥐를 대상으로 실험을 한 결과, 마찰전기 발전기를 부착한 쥐는 다른 쥐들보다 3배나 빨리 털이 자랐답니다. 이 모자가 얼른 상용화 됐으면 좋겠네요!
우리가 걸을 땐 마찰이 발생해요. 다리를 움직일 때는 가랑이 사이에서, 팔을 흔들 때엔 겨드랑이에서 끊임없이 마찰이 일어나죠. 만약 이 마찰을 전기로 바꿀 수 있다면 걸을 때마다 전기를 모을 수 있지 않을까요?
이 아이디어는 2012년, ‘마찰전기 발전기’라는 이름으로 실제로 개발되었어요. 미국 조지아공과대학교 종린왕 교수팀이 개발한 이 발전기는 여러 겹의 얇은 필름으로 구성되어 있어요. 이 필름 사이에서 마찰이 일어나면 필름 사이에서 전하가 이동하면서 전기가 생기는 거죠. 이 발전기를 적용하면 앞서 얘기했듯 사람이 걸을 때는 물론이고, 바람에 흔들리는 나뭇잎 등 마찰이 생기는 모든 곳에서 전기를 만들어낼 수 있답니다. 수력 발전이나 화력 발전을 대체할 만큼은 아니지만, 전구를 켜거나 작은 전자기기를 작동시킬 수 있을 정도의 전기는 만들 수 있지요.
2019년 9월엔 마찰전기를 이용한 탈모 치료기도 개발되었어요. 미국 위스콘신대학교 슈동 왕 교수팀은 마찰전기 발전기를 부착한 모자를 만들었답니다. 몸을 움직일 때마다 모자와 두피 사이에 작은 마찰이 일어나고, 이 마찰이 전기로 바뀌도록 만든 거예요. 이렇게 발생한 전기가 두피에 자극을 주면 모낭이 자극을 받아 머리카락의 성장을 촉진하는 거죠. 연구팀이 쥐를 대상으로 실험을 한 결과, 마찰전기 발전기를 부착한 쥐는 다른 쥐들보다 3배나 빨리 털이 자랐답니다. 이 모자가 얼른 상용화 됐으면 좋겠네요!
왜 이런일이?
☞결과 처음엔 젓가락이 그냥 빠지지만 두 번째 시도에선 젓가락으로 병을 들어 올릴 수 있다.
이 실험은 친구를 속이기에 좋은 실험이에요. 겉으로 보기엔 똑같이 쌀이 들어 있는 병으로 보이지만 어떤 병은 젓가락을 꽂아 들어 올릴 수 있고, 어떤 병은 젓가락이 그냥 빠져버리니까요. 이건 병안에 들어 있는 쌀의 양이 서로 다르기 때문이랍니다.
병 안에 쌀을 그냥 담았을 때엔 쌀 사이사이에 빈 공간이 많이 남아 있어요. 하지만 이 상태에서 병을 바닥에 내리치면 쌀알이 조금씩 움직이며 빈 공간을 채우고, 그만큼 병 위쪽에 조금 더 공간이 생기죠. 이 공간에 쌀을 더 넣으면 전체적으로 쌀의 밀도가 높아지겠죠?
쌀의 밀도가 높아지면 젓가락과 쌀알 사이에 마찰이 일어나는 표면적이 늘어남과 동시에 쌀이 젓가락을 누르는 힘도 커져요. 이 덕분에 쌀알이 젓가락을 꽉 붙잡아 병을 들어 올릴 수 있는 거랍니다. 반면 쌀알의 밀도가 낮으면 마찰이 충분하지 않아 젓가락이 미끄러지듯 스르륵 빠지죠.
