빗 하나 바꿨을 뿐인데 정전기가 1/10로! 대전열이 알려주는 찰랑이는 머릿결의 과학.
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
겨울 아침, 빗질을 할 때마다 머리카락이 붕 뜨면서 정리가 안 될 때 있지 않나요? “또 정전기야…” 하고 한숨 쉬어본 적, 한 번쯤 있을 겁니다. 사실 이 현상은 우리가 사용하는 빗의 ‘소재’와 깊은 관련이 있습니다. 그 힌트는 에도 시대 사람들이 사용하던 도구 속에 숨어 있었습니다.
왜 플라스틱 빗에서는 정전기가 생길까
머리카락에 플라스틱 빗(폴리에틸렌 등)을 사용하면 정전기가 발생해 머리가 잘 정리되지 않습니다. 그 이유는 ‘대전열’이라는 개념에 있습니다. 대전열은 서로 다른 물질이 마찰할 때 어느 쪽이 플러스 전하를 띠기 쉬운지를 정리한 일종의 표입니다. 이 대전열을 보면, 사람의 머리카락은 플러스 전하를 띠기 쉽고, 폴리에틸렌은 마이너스 전하를 띠기 쉬운 물질입니다. 즉, 이 둘이 마찰하면 전하의 이동이 쉽게 일어나고, 머리카락이 플러스 전하를 띠게 됩니다。 
플러스 전하를 띤 머리카락끼리는 같은 종류의 전하는 서로 밀어낸다는 전기 법칙에 따라 서로 멀어지려고 합니다. 이것이 바로 머리카락이 붕 뜨는 현상의 정체입니다。
에도 시대의 지혜가 정전기를 막고 있었다
그렇다면 정전기를 어떻게 줄일 수 있을까요? 사실 에도 시대부터 사용되어 온 천연모(돼지털 등) 브러시에 그 답이 있습니다。
천연모는 대전열에서 사람의 머리카락과 가까운 위치에 있습니다. 즉, 전하를 띠기 쉬운 정도가 비슷하기 때문에 마찰해도 전하 이동이 잘 일어나지 않아 정전기가 발생하기 어렵습니다. 에도 시대 사람들은 이러한 원리를 몰랐더라도 경험적으로 “천연모 브러시는 머리에 좋다”는 사실을 알고 있었던 셈입니다. 선조들의 지혜가 현대 물리학으로 설명되는 흥미로운 사례라고 할 수 있습니다。
TV 프로그램에서 수치로 비교——그 차이는 10배 이상
일본 TV 프로그램 ‘所さんの目がテン！’에서 실제로 세 가지 종류의 브러시로 머리를 약 20번 빗은 뒤 발생한 정전기 전압을 측정했습니다. 결과는 다음과 같습니다。
- 천연모 브러시：+0.45 kV
- 정전기 제거 브러시：+0.82 kV
- 플라스틱 브러시：+5.28 kV
천연모와 플라스틱 사이에는 무려 10배 이상의 차이가 나타났습니다. 참고로 공기 중에서 스파크가 튀는 방전 현상은 약 3kV 정도부터 시작된다고 알려져 있습니다. 즉, 플라스틱 브러시는 그 임계값에 가까운 정전기를 축적하고 있는 셈입니다. 겨울에 “찌릿!” 하고 놀라는 일이 잦은 것도 충분히 이해되는 수치입니다。
정전기는 머리카락 손상으로도 이어진다
정전기가 쌓이면 단순히 머리가 흐트러지는 것만이 문제가 아닙니다. 머리카락을 보호하는 ‘큐티클’이 손상되기 쉬워지고, 머릿결이 푸석해지거나 윤기가 사라질 수 있다고도 알려져 있습니다(구체적인 손상 메커니즘은 저도 잘 모르겠습니다. 아시는 분 있으면 알려주세요). 매일 반복되는 빗질을 생각하면, 브러시의 소재 선택은 생각보다 중요한 문제입니다。
정전기는 흔히 ‘겨울철 골칫거리’로 여겨지지만, 그 배경에는 대전열, 전하 간의 반발, 방전 같은 물리 법칙이 분명히 작용하고 있습니다. 일상 속 작은 불편이 사실은 과학 교과서와 이어져 있다는 것. 그런 시선으로 주변을 바라보면 세상이 조금 다르게 보일지도 모릅니다。
실제로 아래의 정전기 측정기를 직접 구입해 실험도 해보았습니다. 브러시 종류를 바꿔가며 측정한 결과는 아래에서 확인할 수 있습니다。
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