놀라운 실험! 찌릿찌릿 정전기 물·정전기 차·전기 드링크 만드는 법과 원리 (정전기 실험)
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험이죠.
찌릿찌릿 전기가 오는 신기한 음료수, 통칭 ‘정전기 음료’를 아시나요? TV 프로그램에서 연예인들이 깜짝 놀라는 반응을 보이는 걸 본 적 있으시죠?
“도대체 무슨 맛일까?”, “몸에 전기가 흐른다는 게 무슨 뜻이지?”
이런 궁금증을 자아내는 이 실험은 사실 그 기원을 거슬러 올라가면 무려 250년도 더 된 과거의 위대한 발명품과 연결됩니다. 그리고 특별한 장치 없이도 원리만 안다면 여러분의 집에서도 (물론 최대한의 주의를 기울여!) 그 현상을 재현할 수 있답니다.
이번 시간에는 유명 여배우마저 깜짝 놀라게 한 ‘정전기 음료’의 비밀을 파헤치며, 과학사에 한 획을 그은 발명품 ‘라이덴 병(Leyden Jar)’의 세계로 여러분을 안내하겠습니다.
여배우 히로세 스즈도 깜짝! 정전기 음료의 충격
이전에 제가 과학 자문을 맡았던 한 TV 프로그램에서 여배우 히로세 스즈 씨가 이 정전기 음료를 직접 체험한 적이 있습니다.
한 모금 마신 히로세 씨는 “입술을 안쪽에서 맞은 것 같아요!”라며 그 충격을 표현했습니다. 평범한 음료가 순식간에 놀라운 경험으로 바뀌는 순간이었죠. 이 실험의 재미는 맛이 아니라 몸속으로 전기가 흐르는 감각을 직접적으로 느낄 수 있다는 점에 있습니다. (당시의 자세한 모습은 여기서 확인하세요)
하지만 이 강렬한 체험은 그만큼의 주의가 필요합니다. 전기량을 조금이라도 잘못 조절하면 위험할 수 있으므로, 이 글을 읽고 경솔하게 따라 하는 것은 절대 금지입니다. 시도할 경우 반드시 과학 전문가의 입회하에 진행해야 합니다. 심박 조율기(페이스메이커)를 사용하시는 분은 물론, 심장이 약한 분에게는 절대로 시행해서는 안 됩니다.
과학의 마법병! ‘라이덴 병’의 비밀
자, 실험을 시작하기 전에 이 현상의 주인공인 ‘전기를 모으는 원리’에 대해 잠시 이야기해 볼까요?
이 실험에서 사용하는 알루미늄 포일을 감은 컵은 사실 세계 최초로 전기를 모으는 데 성공한 장치인 **’라이덴 병(Leyden Jar)’**과 거의 같은 구조입니다. 라이덴 병은 18세기 네덜란드 라이덴 대학교에서 발명된 획기적인 축전기로, 이후 전기 연구 발전에 크게 기여했습니다.
원리는 이렇습니다. 컵 안의 물(또는 알루미늄 포일)에 반데그라프(Van de Graaff) 발전기 등을 사용하여 마이너스 전기(전자)를 흘려보냅니다.
그러면 안쪽에 모인 마이너스 전기와 반발하여, 컵 바깥쪽(컵을 잡고 있는 손)에 있던 마이너스 전기는 몸을 통해 땅으로 빠져나갑니다. 그 결과 바깥쪽에는 플러스 전기가 남게 됩니다. 플라스틱 컵은 전기를 통하지 않는 ‘절연체’이므로, 안쪽의 마이너스 전기와 바깥쪽의 플러스 전기가 서로 끌어당기는 상태 그대로, 컵을 사이에 두고 서로 노려보는(대치하는) 형태가 됩니다.
이 “플러스와 마이너스가 절연체를 사이에 두고 마주 보고 있는 상태”가 바로 전기를 모으는 장치, 즉 ‘축전기(콘덴서)’의 기본 원리입니다. 여러분은 지금 250년 전 과학자들이 느꼈던 것과 똑같은 흥분을 경험할 준비를 하고 있는 것입니다!
집에서 재현하기! 정전기 음료 만드는 법
그럼 이제 현대판 라이덴 병인 ‘정전기 음료’의 제조 방법을 살펴보겠습니다.
준비물
플라스틱 컵
알루미늄 포일
물 (차나 주스도 OK)
정전기 발생원: 반데그라프 발전기, 또는 (집에서 시도한다면) 풍선과 수건, 플라스틱 자와 마른 걸레 등
방법
１．먼저, 컵 바깥쪽에 알루미늄 포일을 감습니다. 바닥에서부터 약 1cm 정도의 높이로 띠 모양으로 감는 것이 기본인데, 사실 이 알루미늄 포일의 너비가 모이는 전기량을 결정하는 중요한 열쇠가 됩니다.
２．컵 안에 또 다른 알루미늄 포일로 만든 띠를 넣고, 그 안에 물을 채웁니다.
３．이제 전기를 모을 차례입니다. 반데그라프 발전기를 사용할 경우, 발전기의 금속 구를 안쪽 알루미늄 포일에 접촉시켜 전기를 흘려보냅니다.
４．반데그라프 발전기가 없다면, 수건으로 문질러 정전기를 모은 풍선을 안쪽 알루미늄 포일에 여러 번 문지릅니다. 특히 **공기가 건조한 겨울(12월~2월)**에는 정전기가 잘 발생하여 성공률이 높아집니다.
이제 준비 완료입니다.
자, 마셔봅시다! 입술이 찌릿한 이유
바깥쪽 알루미늄 포일에 완전히 손이 닿도록 컵을 잡고 마시려고 하면… “파직!” 하는 소리와 함께 입술에 충격이 전해집니다.
윽!
이는 컵 안쪽에 모여 있던 마이너스 전기가 입술과 물을 통해 몸속으로 흐르고, 컵을 잡고 있는 손 쪽(바깥쪽 플러스 전극)으로 한꺼번에 흘러들어 갔기 때문입니다. 이 급격한 전기 흐름(방전)이 신경을 자극하고 입술 근육을 수축시켜 “움찔!”하는 충격으로 느껴지는 것입니다. 말 그대로 당신의 몸이 전기의 통로가 된 순간인 거죠.
프로의 현장에서 – TV 촬영 비하인드 스토리
TV 프로그램에서 이 실험을 진행할 때는 그날의 기온이나 습도에 따라 알루미늄 포일의 너비를 밀리미터 단위로 조정합니다. 예를 들어, 건조한 겨울이라면 띠의 너비가 1cm로도 충분하지만, 습도가 높은 장마철에는 4cm 정도로 넓혀야 연예인들이 확실한 리액션을 할 수 있을 만큼의 전기가 모입니다.
이것은 겨울용 1.5cm 너비입니다. 건조하면 이것만으로도 강력합니다.
‘사쿠라이·아리요시 THE 야카이’라는 프로그램에서 배우 스즈키 료헤이 씨에게 실험을 했을 때는, 본인이 “정전기에 강하다”고 했기 때문에 평소보다 훨씬 긴 알루미늄 포일을 준비했습니다.
이처럼 단순해 보이는 실험도 최고의 퍼포먼스를 연출하기 위해서는 과학적 지식에 기반한 세밀한 조정이 필수적입니다. 그렇기 때문에 전문가의 감독이 필요한 것입니다. 다시 한번 강조하지만, 큰 장치로 만들거나 정전기에 약한 사람, 심장이 약한 사람에게 시도하는 것은 절대적으로 피해야 합니다. 안전을 최우선으로 과학을 즐겨주세요.
※ 정전기 발생 장치를 사용한 실험에 대해서는 반드시 전문가의 입회하에 진행해 주십시오. 안전에 유의하여 시도해 주시기 바랍니다. 또한 정전기 실험 관련 의뢰(실험 교실 및 TV 자문·출연 등)에 대해서는 여기로 연락 부탁드립니다.
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