과일속 전기 숨어있었네
한 입 베어 물면 달콤함과 상큼함이 입안 가득히 전해지는 과일. 이같은 과일에 꼬마전구를 연결해 불을 켜는 ‘과일 전지’ 광고가 방영되고 있다. 몇 년 전에도 비슷한 광고가 있어 따라해 봤지만 제대로 실험이 되지 않아 실망했던 경험도 있다. 하지만 이번에는 다르다. 광고처럼 전구에 불을 밝히지는 못하더라도 전지의 원리를 이용해 디지털시계를 작동시키고, 장난감 다이오드에 불을 켜보고, 멈춰버린 기계들의 심장 박동을 되살려 보자.●광고속 과일 전지는 ‘할리우드 액션’
휴대전화, 캠코더, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등 각종 첨단제품에 다양하게 이용되는 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 에너지 변환장치이다. 이는 전자의 이동이 있는 화학 반응, 즉 산화와 환원 반응을 하는 물질들을 활용하기 때문에 가능하다.
원리는 간단하다. 전자를 잘 내놓는 성질이 있는 금속과 상대적으로 잘 받아들이는 금속을 한 쌍으로 (-)극과 (+)극을 구성한 뒤 전류가 잘 통하는 물질, 즉 전해질 속에 담가 놓으면 된다.
18세기 말까지만 해도 전기는 눈에 보이지 않고 무게가 없는 신비스러운 액체라고 여겨졌다. 그러나 1800년 이탈리아의 볼타는 묽은 황산 용액에 구리판과 아연판을 넣고 도선으로 연결하면 두 금속 사이에 전류가 흐른다는 사실을 이용, 최초의 전지를 발명했다. 이것이 바로 ‘볼타의 전지’ 또는 ‘볼타의 전퇴’이다.
반응성이 큰 아연이나 알루미늄 같은 금속판에서 만들어진 전자들이 도선을 타고 구리나 은판 쪽으로 이동함으로써 전류가 흐르게 된다. 그리고 구리판에 쌓인 전자는 전해질 속의 수소 이온과 반응, 수소 기체를 만들어 날아가 버린다. 과일 전지는 과일 속의 타르타르산이나 시트르산, 말산과 같은 것이 전해질 역할을 하는 일종의 볼타 전지인 셈이다.
자 이제 부엌으로 가서 냉장고 속 과일 또는 야채를 꺼내 전지를 만들어 보자. 전해질로는 과즙이 풍부한 귤, 사과, 배, 오렌지, 파인애플, 레몬 등이 유리하다. 여름에는 수박, 복숭아, 포도, 토마토, 바나나 등도 이용할 수 있다. 양파, 감자, 고구마, 무, 오이, 가지 등의 야채와 두부도 전해질 역할을 훌륭하게 수행할 수 있다.
●온 가족이 손을 맞잡으면 ‘인간 전지’
준비된 과일이나 야채에 5㎝ 정도 길이로 자른 아연판과 구리판을 2㎝ 간격으로 꽂고 전선으로 연결한다. 아연판을 가정에서 준비할 때는 폐건전지 통을 분해해 잘라내면 되지만 음료수 캔이나 알루미늄 호일로 대용해도 효과적이다. 구리판으로는 은수저나 10원짜리 동전을 사용할 수도 있다. 특히 금속은 사포로 문질러 코팅된 것을 벗겨낸 후 실험해야 반응이 잘 일어난다. 집게 전선은 문구점에서 어렵지 않게 구할 수 있다.
김연숙 인천 부평고 교사
그러나 실망하지 말고 전류의 흐름을 확인하기 위해 미량의 전류로도 작동되는 디지털시계, 전자계산기, 소형 게임기, 멜로디 카드나 발광 다이오드가 들어있는 장난감 등에 연결하면 된다.
과일 자체의 즙 양과 산성도에 따라 과일 또는 채소에서 나오는 전압이 제각각 다르다. 보다 높은 전압을 얻으려면 과일이나 채소를 구우면 된다. 과일이나 야채가 가열되면 세포액이 세포 밖으로 나오므로 전해질이 더 많아져 전류를 더 잘 흘려보낼 수 있기 때문이다.
예컨대 군고구마, 군감자, 군토마토, 구운 바나나의 경우 1볼트(V)에 가까운 전압을 얻을 수 있다. 그리고 이것들을 직렬로 연결하면 된다.
사람도 전류가 흐를 수 있는 도체이다. 온 가족이 둘러앉아 과즙액이나 소금물에 손을 적신 후 한 손에는 철제 주방용품(국자, 젓가락, 숟가락, 포크 등)을, 다른 한 손에는 알루미늄 호일을 쥐고 도선으로 서로를 연결하여 ‘인간 전지’를 만든다. 끝에 앉아 있는 두 사람이 각각 멜로디 카드의 양극을 잡아 서로 ‘통함’을 확인하고, 하나가 되는 시간을 만들어 보는 데 그만이다.
김연숙 인천 부평고 교사
2005-11-25 20면
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