d라이브러리

사람이 도체라는 사실은 당연하게 받아들여진다. 그러나 다른 전원의 공급없이 사람만으로 불을 켠다면 믿을 수 있을까? 우리 몸으로 흐르는 전자를 느끼면서 전자의 원리를 알아보자.

실험1
몸속에 흐르는 전자를 느낀다.

■왜 그럴까?

사람은 전류가 흐를 수 있는 도체다. 이 실험에서 이온화 경향이 다른 금속을 양손에 잡고 있는 사람은 전지 역할을 한다. 알루미늄보다 이온화 정도가 작은 강철은 전지의 (＋)그깅 되고, 알루미늄은 (－)극 역할을 한다. 즉 이온화 정도가 다른 금속이 전해질 용액 속에 있게되면 두 금속 사이에 전업차가 생겨 도선에 전류가 흐르게 되는 것이다.

실험2
인간전지

■왜 그럴까?

한 사람이 이온화 정도가 다른 금속을 양손에 잡고 있을 때 전압차가 생겨 전류가 흐르지만, 다이오드에 불을 켜기는 어렵다. 이럴땐 여러 사람이 연결되면 다이오드에 불을 켤 수 있다. 여러 사람이 붙잡았을 때 다이오드에 불이 들어온 것은 전지를 직렬연결할 때 전압이 높아지는 것과 같은 원리. 그러나 사람 내부의 저항 때문에 사람이 많이 연결될수록 다이오드의 불빛이 밝게되는 것은 아니다.

실험3
감자전지 만들기

■왜 그럴까?

감자에 이온화 정도가 다른 알루미늄 포일과 강철포크를 접촉시켜 도선으로 연결하면 전류가 흐른다. 이때 감자속의 무기염류(이 중 칼륨이 약50%, 인산이 약17% 정도 차지하고 있음)는 전해질 역할을 한다. 즉 전해질 속에 있는 이온화 경향이 다른 두 금속 사이에 전압차가 생겨 전류가 흐르게 된다.

전지 종류도 여러 가지

산화-환원 반응을 가장 유용하게 이용한 것이 전지다. 전지에는 많은 종류가 있다. 가장 간편하게 이용되는 건전지도 사용목적에 따라 천태만상의 모양과 크기를 가지고 있다. 일상적으로 사용되는 건전지는 아연이 산화 전극으로 쓰이고 환원 전극의 중심은 탄소의 한 형태인 흑연이 염화암모늄, 염화아연, 이산화망간의 젖은 혼합제로 둘러싸여 있다. 건전지의 내부는 이름대로 건조돼 있지 않고 젖어있는 것이다.

요즘 많이 사용하고 있는 알칼리 전자라는 것은 전해질의 혼합물질로 염기인 수산화칼륨을 이용한다. 알칼리 전자는 반응 물질인 아연을 분말 형태로 넣기 때문에(일반 전지는 아연봉을 사용)단위 체적당 반응물질도 많고, 화학반응을 일으키는 면적도 넓다. 따라서 일반 건전지보다 수명이 3-8배 길다.

수은 전지도 아연이 산화전극으로 쓰인다는 점에서는 일반 건전지와 유사하지만 화원 전극으로 산화 수은이 사용된다는 것이 다르다. 수은전자는 열을 받을 경우 포장 속의 수은증기가 팽창해 폭발하기 때문에 주의해야 한다. 또 토양오염을 막기위해 버릴 때는 분리 수거해야 한다. 산화 전극으로 리튬 금속을 사용하고 있는 리튬전자는 산화제로 이산화망간을 사용한다. 용도는 주로 카메라용.

이상과 같이 저장된 화학에너지를 소모하는 1차 전지 외에 재충전해 여러 번 사용할 수 있는 2차 전지로는 자동차에 많이 사용되는 납축전지가 있다. 납축전지는 방전될 때 양극에서 금속납이 황화납으로 산화되고 이산화남은 음극에서 환원된다. 이 전자는 비교적 싼 편이나 너무 무거운 것이 단점이다.

광범위하게 사용되는 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지가 있는데 가볍고 일정한 전압을 유지하기 때문에 무선 통신용 기구, 휴대용 라디오, 미니 카세트, 비디오 캠코더 등에 널리 사용되고 있다.