전자기 쫌 아는 10대

전자기 쫌 아는 10대 - 전기와 자기, 빛을 이루는 이란성 쌍둥이 ㅣ 과학 쫌 아는 십대 8
고재현 지음, 방상호 그림 / 풀빛 / 2020년 6월

겨울이 되면 옷을 벗을 때나 타인과 접촉을 할 때 찌릿하는 전정기를 경험하게 된다. 정전기는 물체에 머물러 있는 전기를 말하는데 빗으로 머리를 빗으면 머리카락이 빗에 달라붙는 현상이 이런 정전기이다. 마찰을 통해 정전기 현상이 발생하게 된다. 물질들은 보통 중성을 나타내는데 중성이었던 물체가 전자를 잃거나 얻음으로써 전하를 띠게 되면 그 물체는 대전되었다고 한다.

자석은 오래전부터 알려져 있었는데 중국에서는 이미 3세기에 자석의 특성을 이용해 나침반을 발명하고 항해술에 이용하기도 했다. 자기장은 19세기에 덴마크 물리학자가 실험하는 과정에서 발견되었다. 전류가 흐르는 도선 주변에 놓인 나침반의 바늘이 전류의 흐름에 영향을 받아 움직이는 현상이 발견된 것이다. 전류가 흐르는 전선 주변에 철가루를 뿌려두면 원형 패턴이 생기는데 이는 나침반의 자침이 가리키는 패턴과 같다.  

전류는 자기 주변에 자기장을 만들고 이를 이용해 전자석을 만들 수 있다. 도선에 전류를 흘려 보내서 자석의 성질을 구현한 것이 바로 전자석이다. 전자석은 자성을 띠기 때문에 코일의 오른쪽에 나침반을 놓으면 나침반의 S극이 전자석의 N극에 끌리게 된다. 가장 대표적인 예 중 하나가 폐차장에서 쓰이는 기중기지이다. 폐기된 자동차들을 들어 옮기는 기중기에는 쇠로 된 차체를 들어 올릴 수 있는 강력한 전자석이 활용된 것이다. 이뿐만 아니라 자기력은 강력한 에너지를 가진 태양풍이 지구에 도달하는 것을 막아주는 방패 역할을 하는 것이 자기장이다. 또 자기장을 이용해 동작하는 가장 대표적인 장치가 전동기라는 전기 모터이다. 데이터를 저장할 때 사용하는 자기기록장치, 병원에서 신체의 내부를 정밀 진단할 때 사용하는 자기공명영상, 무선 충전기 등도 자기 현상을 응용한 것이라고 한다. 그러고보면 우리 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 것들이다. 이렇게 자기를 연구하고 공부하는 것은 자기를 통해 전기를 만들 수 있기 때문이다. 우리 생활에 전기가 없다면 어떻게 될까? 현대의 기기들이 전기로 움직이기에 전기가 없는 우리의 생활을 상상도 할 수 없다. 앞으로 에너지 절약에 대한 인류의 과제도 남아 있기에 전기에 대해 더 많은 연구가 이루어져 인류에 도움이 될 수 있었으면 한다.