정전기로 ‘초사이어인’ 변신! 과학 교사가 20년 만에 이룬 머리카락 쭈뼛 대실험 (반데그라프 발생기)
사이언스 트레이너 쿠와코 켄입니다. 매일매일이 실험의 연속이죠.
초등학생 시절부터 자석과 전기가 부리는 신비로운 마법에 푹 빠져 있었습니다. 특히 물체에 직접 닿지도 않았는데 무언가를 움직이게 하는 그 보이지 않는 힘에 가슴 설렜던 기억이 납니다. 그러던 중학생 어느 날, 과학 자료집에서 운명적인 사진 한 장을 발견하게 됩니다. 은색 공 위에 손을 얹은 한 소녀의 머리카락이 마치 중력에서 해방된 것처럼 모두 하늘을 향해 곤두서 있는 사진이었죠.
그 모습은 제가 정말 좋아하는 애니메이션의 영웅, 손오공 그 자체였습니다. “언젠가 나도 이 초사이어인 같은 사진을 꼭 찍어보고 말 거야!”라고 마음속 깊이 다짐했던 순간이었습니다.
시간이 흘러 고등학생이 되었을 때, 물리 실험실 한구석에서 드디어 동경하던 반데그라프(정전기 발생 장치)를 발견했습니다! 저는 선생님께 간곡히 부탁드려 염원하던 첫 체험의 기회를 잡았죠. 터질 듯한 가슴을 억누르며 스위치 온! 하지만… 아무리 해도 머리카락은 일어날 기미가 보이지 않았습니다. 그저 손끝에 전해지는 찌릿한 느낌만이 전기가 흐르고 있다는 것을 알려줄 뿐이었죠. 당시 선생님은 가르쳐주지 않으셨지만, 지금 생각해보면 원인은 아주 단순했습니다.
- 머리카락이 너무 짧아서 곤두설 만한 길이가 아니었다.
- 몸을 확실하게 절연하지 않았다.
특히 2번이 결정적인 원인이었습니다. 기껏 몸에 모은 정전기가 발을 통해 땅으로 다 빠져나가 버렸던 것이죠. 전기는 물과 같아서 항상 흐르기 쉬운 곳을 찾아 이동하는 성질이 있습니다. 제 몸은 전기를 담아두는 바구니가 아니라, 밑 빠진 독이었던 셈입니다. 그래도 이 실패와 손바닥으로 느꼈던 확실한 전기의 힘은 “조금만 더 연구하면 반드시 그 사진처럼 될 수 있어!”라는 확신과 함께 과학을 향한 탐구심에 불을 지피는 첫 불꽃이 되어주었습니다.
머리카락아, 하늘에 닿아라!
그리고 현재, 과학교사가 된 저는 반데그라프를 일상적으로 사용할 수 있는 위치가 되었습니다! 포기할 수 없었던 어린 시절의 꿈을 이루기 위해 연구와 실험을 거듭했죠. 어떻게 하면 전기를 몸에 효율적으로 모을 수 있을까? 어떤 소재로 절연하는 것이 베스트일까? 수많은 시행착오 끝에, 마침내 이상적인 초사이어인 사진을 찍는 데 성공했습니다!
감동의 순간입니다.
실험 방법
그럼 바로 실험 방법에 대해 소개해 드리겠습니다.
준비물
반데그라프
가발
절연대
스텝 1: 가발 선정
본래 본인의 머리카락으로도 가능하지만, 더욱 역동적으로 솟구치는 모습을 원하신다면 가발을 추천합니다. 여러 가지를 시도해 본 결과, 제가 찾아낸 최적의 정답은 보브(단발머리) 스타일이었습니다.
왜 단발이 좋을까요? 그건 머리카락 한 가닥 한 가닥이 가볍기 때문입니다. 반데그라프로 몸에 정전기를 모으면 머리카락은 모두 같은 종류의 전기를 띠게 됩니다. 자석의 같은 극끼리 서로 밀어내듯이, 마이너스 전기를 띤 머리카락끼리도 “내 옆에 오지 마!”라며 서로를 밀어냅니다. 이 반발력이 중력을 거스르고 머리카락을 들어 올리는 것인데, 머리카락이 길고 무거우면 그만큼 더 큰 힘이 필요하게 됩니다.
가볍고 짧은 단발 스타일은 정전기의 힘으로 떠오르기 쉬운, 그야말로 이상적인 스타일인 셈이죠.
스텝 2: 최강의 절연대 만들기
몸에 모은 정전기를 땅으로 흘려보내지 않기 위한 절연대가 이 실험의 성공을 좌우하는 가장 중요한 아이템입니다. 저는 이케아(IKEA)에서 구입한 플라스틱 의자 다리 밑에 전기가 잘 통하지 않는 고무 시트를 잘라 붙여서 오리지널 절연대를 제작했습니다.
전기가 잘 통하는 물질을 도체, 잘 통하지 않는 물질을 절연체(부도체)라고 부릅니다. 사람의 몸이나 땅은 전기가 잘 통하는 도체입니다. 그래서 그냥 반데그라프를 만지면 전기는 몸을 통해 바로 땅으로 흘러가 버립니다. 플라스틱이나 고무 같은 절연체로 몸을 땅으로부터 물리적으로 분리해야만, 비로소 우리 몸은 전기를 담아두는 축전지처럼 변할 수 있습니다.
자, 이제 실전입니다! 【정전기와 일체가 되어라】
준비가 끝났다면 가발을 쓰고 절연대 위에 올라갑니다. 그리고 천천히 반데그라프의 금속 구체에 손을 대고 전신에 전기가 퍼져나가는 것을 느껴보세요. 그러면…!
오랜 꿈이 실현된 순간입니다! 몸이 붕 뜨는 듯한 기분과 머리카락이 곤두서는 감각은 몇 번을 해도 감동적입니다. 여러분도 이 신기하고도 최고로 즐거운 체험을 꼭 해보시기 바랍니다. 한 번 해보면 그 매력에 푹 빠지실 거예요. 참고로 마네킹을 사용해도 똑같은 실험이 가능하답니다.
※ 주의: 정전기 발생 장치(반데그라프)를 이용한 실험은 매우 높은 전압을 발생시킵니다. 반드시 전문가의 지도 아래 안전에 충분히 유의하여 진행해 주십시오.
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기타 정보
반데그라프를 활용하면 머리카락을 세우는 것 외에도 정말 많은 재미있는 실험을 할 수 있습니다. 사실 이 실험들은 히로세 스즈, 스즈키 료헤이, 야스코, 초콜릿 플래닛 등 수많은 유명 연예인분과 함께 방송 프로그램에서 진행했던 것이기도 합니다. 그 놀라운 실험들은 여기에서 더 자세히 소개하고 있습니다.
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【특집】한 번 빠지면 멈출 수 없다! 정전기 실험의 세계
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