가전제품이 고장 나는 이유를 생각해보다. 신비한 ‘파울리 효과’를 과학으로 파헤치다!
과학 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일이 실험입니다.
물리학의 세계에는 조금 신기하면서도, 당사자에게는 꽤나 절실한 「파울리 효과」라는 농담 섞인 표현이 있습니다.
이론물리학자 볼프강 파울리(Wolfgang Pauli, 1900년~1958년)는 실험을 매우 어려워했다고 합니다. 그가 실험실에 들어가기만 해도 비싼 장비가 고장 나거나, 장치에 손을 대는 순간 원인을 알 수 없는 고장이 발생했다는 일화가 전해집니다. 오늘날에도 유독 특정 사람이 만지기만 하면 가전제품이 쉽게 고장 나는 현상을 친근하게 「파울리 효과」라고 부르기도 합니다. 참고: wikipedia
하지만 과학 교사의 눈으로 바라보면 이것은 마법도 저주도 아닙니다. 그 뒤에는 분명한 「과학적 이유」가 숨어 있습니다. 왜 유독 어떤 사람은 기계를 잘 고장 내는 것처럼 보이는 걸까요? 그 수수께끼를 하나씩 풀어보겠습니다.
1. 보이지 않는 번개! 정전기로 인한 전자회로 손상
가장 가능성이 높은 원인은 우리 몸에서 발생하는 「정전기」입니다.
겨울철에 문손잡이를 만졌다가 「찌릿!」 하고 놀란 경험, 한 번쯤 있으시죠? 우리 몸에는 옷과의 마찰 등에 의해 수천에서 수만 볼트에 달하는 정전기가 쌓일 수 있습니다. 손가락 끝이 가전제품의 금속 부분이나 센서에 닿는 순간, 전기가 한꺼번에 흘러가는데 이것이 현대의 정밀 전자기기에는 치명적일 수 있습니다.
최근의 가전제품에는 스마트폰처럼 매우 섬세한 IC 칩(전자회로)이 들어 있습니다. 이런 부품은 상당히 민감하기 때문에 사람에게는 순간적인 작은 불꽃에 불과한 정전기 방전도 회로 입장에서는 거대한 번개가 떨어지는 것과 같은 충격이 될 수 있습니다. 경우에 따라서는 순간적으로 회로가 손상될 수도 있습니다.
정전기가 잘 쌓이는 체질을 과학적으로 예방하려면? 「나는 정전기가 잘 생기는 것 같아」라고 느끼는 분이라면 먼저 옷의 「소재 조합」을 살펴보세요.
물질에는 「양전하를 띠기 쉬운 소재(나일론, 양모, 레이온)」와 「음전하를 띠기 쉬운 소재(폴리에스터, 아크릴)」가 있습니다. 이런 소재를 겹쳐 입으면 마찰에 의해 정전기가 많이 발생할 수 있습니다.
예를 들어 「폴리에스터(음전하) × 양모(양전하)」처럼 서로 반대되는 성질을 가진 소재의 조합은 정전기가 발생하기 쉽습니다. 반대로 양모와 나일론처럼 양전하 쪽의 소재끼리, 또는 폴리에스터와 아크릴처럼 음전하 쪽의 소재끼리 조합하면 정전기가 상대적으로 덜 쌓일 수 있습니다.
또한 피부를 촉촉하게 유지하는 것도 중요합니다. 수분은 정전기를 흘려보내는 데 도움을 주기 때문에 보습 크림을 바르는 것만으로도 「파울리 효과」를 약화시키는 데 도움이 될지도 모릅니다.
2. 물리적인 「힘 조절」과 「충격」의 축적
본인은 평범하게 다루고 있다고 생각하더라도, 기계 입장에서는 허용 범위를 넘어서는 압력이 가해지고 있을 수 있습니다.
최근의 터치패널에는 「정전용량 방식」이나 「감압식」 기술이 사용됩니다. 손가락 끝의 살 부분이 아니라 손톱으로 누르거나 지나치게 강한 힘으로 조작하면 내부의 스위치나 부품이 물리적으로 변형되거나 손상될 수 있습니다.
예를 들어 IH 조리기기의 상판은 강화유리로 만들어져 있지만, 무거운 냄비를 「쿵」 하고 반복해서 내려놓으면 눈에 잘 보이지 않는 미세한 균열(크랙)이 생길 수 있습니다. 그 틈으로 수분이 들어가거나 열에 의한 팽창으로 균열이 커지면서 고장으로 이어질 수 있습니다.
또 콘센트를 뽑을 때 전선을 잡아당기는 습관은 없으신가요? 플러그의 몸체를 잡지 않고 전선을 잡아당기면 내부의 구리선이 조금씩 「단선」되어 결국 어느 날 갑자기 작동하지 않게 될 수 있습니다.
3. 손에 난 땀으로 인한 「합선」과 「부식」
우리 손의 땀에 들어 있는 수분과 염분이 전기가 흐르는 경로를 바꿔버리는 경우도 있습니다.
물, 특히 염분을 포함한 땀은 전기를 비교적 잘 통하게 합니다. 손이 약간 젖은 상태에서 스위치를 만지면 수분이 틈을 통해 내부로 들어갈 수 있습니다. 그러면 원래 전기가 흘러서는 안 되는 곳으로 전류가 흐르는 「단락(쇼트)」이 발생하여 회로 기판이 손상될 수 있습니다.
또 한 번에 고장이 나지 않더라도, 만질 때마다 소량의 수분이 기판에 계속 묻으면 금속 부분이 부식되어 「접촉 불량」이 발생할 수 있습니다. 이것이 원인이 되어 특정 사람이 사용할 때만 기기가 잘 반응하지 않는 것처럼 보이는 현상이 생길 수도 있습니다.
4. 몸에 지니고 있는 「자석」의 간섭
범인은 그 사람 자신이 아니라 소지품일 수도 있습니다. 가방의 잠금장치나 스마트폰 케이스 등에 사용되는 강한 자석이 가전제품의 제어회로나 카드 리더기의 판독 부분에 가까이 가면, 강한 자기장 때문에 오작동이 발생하거나 데이터에 영향을 주어 고장의 원인이 될 수 있습니다.
과학적으로 생각해 보는 해결 방법
여러분 주변에 「파울리 효과」를 가진 것처럼 보이는 사람이 있다면, 우선 그 사람의 「하루 동안의 행동」이나 「옷의 조합」을 관찰해 보기를 권합니다.
「옷을 면과 같은 천연 소재로 바꿔보기」
「가전제품을 만지기 전에 벽이나 바닥에 손을 대어 정전기를 방전하기」
「손가락 끝이 아니라 손가락의 넓은 부분으로 부드럽게 터치하기」
이처럼 구체적인 대책을 실천하면 「파울리 효과」도 분명 조금씩 극복할 수 있을 것입니다.
과학적인 시선으로 관찰해 보면 신기해 보이는 현상에서도 해결의 실마리를 찾을 수 있습니다. 주변에서 일어나는 기기의 고장 원인을 여러분도 한 번 「과학의 눈」으로 찾아보세요!
일본의 TV 프로그램 「월요일부터 밤샘(월요일부터 밤까지 후카시)」에서 가전제품을 자주 고장 내는 여성과 직접 이야기를 나눠보았습니다. 꼭 한번 보세요.
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