고양이 털 쓰다듬자 `파바박`… 정전기 왜 생기는 걸까

사진 연합뉴스.

고양이를 쓰다듬으면 상당한 정전기가 발생한다. 이러한 현상에 대한 원인은 구체적으로 알려져있지 않았는데, 마침내 해외 연구팀이 밝혀냈다. 22일 과학전문매체 피즈닷오알지(phys.org)에 따르면 최근 노스웨스턴 대학교 연구진은 물체가 미끄러질 때 물체의 앞 부분과 뒷 부분이 서로 다른 힘을 경험한다는 사실을 밝혀내고, 이를 나노 레터스 저널에 게재했다.

연구진은 이 힘의 차이로 인해 물체의 앞 부분과 뒷 부분에 각각 다른 전하가 쌓이게 되고, 전하의 차이가 전류를 생성하면서 가벼운 충격이 발생하게 된다고 설명했다.

정전기의 가장 오래된 기록은 기원전 600년 경에 그리스 철학자 탈레스가 호박을 천으로 닦다가 먼지가 달라 붙는 현상을 보고 발견했다고 알려져있다.

노스웨스턴 맥코믹 공과대학의 로렌스 마크스 교수는 "탈레스의 발견 이후로 마찰이 모피 뿐만아니라 모든 절연체에서 정전기를 유도한다는 사실이 분명해졌다"며 "그렇지만 이와 관련된 연구는 여기서 끝났다"고 말했다.

마크스 연구팀은 지난 2019년부터 이와 관련된 미스터리를 해결하고자 했다. 이들은 두 물체를 함께 문지르면 물체 표면에 있는 나노 사이즈의 돌출부가 구부려지면서 정전기가 발생하는 것을 보여주는 모델을 개발했다.

모든 물질은 수많은 나노 크기의 작은 돌출부가 있는 거친 표면을 지니고 있다. 두 물질이 접촉해 서로 비벼대면 이 돌출부가 변형되는데, 이러한 변형이 궁극적으로 정전기 충전을 유발하는 전압을 발생시킨다는 것이다.

마크스는 "새로운 모델의 핵심은 '전단 탄성(elastic shear)'"이라며 "전단 탄성은 물체가 미끄러지는 힘에 저항해 마찰을 일으킬 때 발생할 수 있다"고 했다. 그는 "사람이 테이블에서 접시를 밀면 접시는 미끄러지는 것에 저항한다"며 "이때 생성된 마찰로 전하가 이동하게 되는데, 전하가 불균형하게 분포되면서 정전기가 발생하게 되는 것"이라고 설명했다.

마크스는 정전기가 미끄럼틀을 타고 내려가면 머리카락이 엉키는 것과 같은 재미있는 일을 만들어낼 수 있지만, 심각한 문제를 일으킬 수도 있다고 언급했다. 정전기로 인한 스파크는 심할 경우 폭발 사고로 이어질 수 있기 때문이다.

마크스는 "정전기는 단순하고 복잡한 방식으로 삶에 영향을 미친다"며 "정전기의 메커니즘을 더 잘 이해하면 이러한 문제에 대한 새로운 해결책을 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.

이미선기자 already@dt.co.kr