고무에 전기가 통하지 않는 이유

고무의 탄소와 수소는 공유결합으로 연결되어, 같은 전자를 나눠 쓴다. 게티이미지뱅크 제공

회로 실험을 하거나 건설 현장에서 작업을 할 때 작업자는 보통 고무로 만든 장갑을 착용합니다. 회로를 이루는 여러 부품에는 전기가 흐르고 건설 현장에는 여러 전선이나 전기 부품들이 있어요. 작업자가 맨손으로 만지면 감전 사고가 발생할 수 있어요. 이를 막기 위해 전기가 거의 흐르지 않는 고무장갑을 착용합니다.

고무처럼 전기가 잘 흐르지 않는 물질을 부도체 혹은 절연체라고 불러요. 부도체에는 자유전자가 거의 없어 전기가 잘 흐르지 않습니다.

물질의 기본 단위인 원자는 중심의 원자핵과 그 주위를 도는 전자로 이루어져 있어요. 양전하를 띠는 원자핵과 음전하를 띠는 전자는 서로 같은 크기의 힘으로 끌어당겨요. 따라서 전자는 원자핵 주위에 머물게 됩니다. 그런데 원자핵과 전자가 서로 끌어당기는 힘의 균형이 깨지면 전자는 원자핵에서 벗어나 자유전자가 돼요. 이 자유전자가 이동할 때 전기가 흐릅니다.

그런데 고무는 자유전자가 생기기 어려운 물질이에요. 고무는 탄소와 수소 원자가 강한 공유 결합으로 이어졌어요. 공유 결합이란 두 원자가 같은 전자를 공유하는 결합으로 고무의 탄소와 수소는 하나의 전자를 나누어 가져요. 이때 전자는 두 원자에 단단히 붙잡혀 있어 쉽게 원자핵에서 벗어나지 못해요. 그래서 고무에는 전기가 통하지 않습니다.

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어린이과학동아 9월 15일, [질문하면답해ZOOM]고무에 전기가 통하지 않는 이유는?

[전하연 기자 yeon@donga.com]