d라이브러리

한밤중에 목이 말라 냉장고를 열어보니… 갑자기 손끝에서 스파크가 번쩍! 정전기가 일어났습니다. 얼얼한 손가락을 쥐고 “뭐, 뭐야…번개야?”라며 호들갑을 떨었죠. 사실 정전기와 번개의 기본 원리는 같습니다. 둘 다 ‘대전’이라는 현상에서 비롯됩니다. 

원자는 보통 전기적으로 중성입니다. 하지만 원자에 외부 자극을 가하면 원자 속 전자가 움직여 양전하 또는 음전하를 띠기도 합니다. 이렇게 중성이었던 원자가 전하를 가지는 현상을 대전이라고 부릅니다. 중성 원자가 전자를 잃으면 양전하, 얻으면 음전하를 띠죠. 

대전을 통해 형성된 전하가 한곳에 머무르는 ‘멈춘 전기’가 바로 정전기입니다. 모직 니트와 풍선으로 예를 들어 볼까요. 동물의 털로 만든 니트는 풍선보다 더 전자를 잃기 쉽습니다. 따라서 풍선에 니트를 계속 마찰시키다 보면, 니트의 전자가 풍선으로 옮겨가면서 니트는 양전하, 풍선은 음전하를 띱니다. 대전이 일어나 정전기가 형성된 거죠. 전자가 모인 풍선에 손가락을 가져다 대면 풍선 속 전자가 손가락으로 옮겨가면서 방전돼 스파크가 일어납니다.

번개도 정전기가 방전될 때 나타나는 현상입니다. 구름 아랫부분이 음전하, 지표면이 양전하로 대전될 때, 구름 속 전자가 땅으로 내려오는 겁니다. 

그렇다면 약한 정전기를 번개처럼 번쩍번쩍 빛이 나도록 강하게 만들 수는 없을까요. 생활 속 정전기가 약한 건 번개보다 전하량(입자가 띠는 전기의 양)이 적기 때문입니다. 그럼 전하량만 높이면 번개처럼 될 것 같기도 한데요. 그래서 한 번 해봤습니다. 

우선 알루미늄 포일과 플라스틱 컵 세 개를 활용해 간단한 축전기를 만들었습니다. 축전기는 전하를 저장하는 장치인데, 여기에 풍선에 형성된 전자를 모았죠.

전자가 충분히 모인 것 같으니, 이제 방전시키면 됩니다. 설레는 마음으로 축전기의 두 전극을 가까이 대 봅시다. 그러면 ‘파짓!’ 소리와 함께 전극 사이를 연결하는 밝은 스파크를 관찰할 수 있습니다(감격!). 

생활 속에서 경험할 수 있는 정전기의 전압은 수천에서 수만V(볼트) 정도입니다. 가정에서 사용하는 전기가 220V인 걸 고려하면 상당히 높은 수치죠. 대신 전류가 흐르는 시간이 짧기 때문에 인체에 미치는 영향은 적다고 하네요!