전기 타임캡슐(랄랄라 사이언스 3)

마찰전기와 볼타전지까지 흥미롭게 풀어 쓴 전기의 세계!

전기를 발견하고, 만들고, 모으고, 꺼내 쓴 놀라운 이야기



전기가 짧은 시간에 세상을 놀랍게 변화시켰다는 것은 많이들 알고 있으나, 정작 전기가 무엇인지 물어보면 잘 모르겠다는 반응을 보인다. 이 책은 세상을 확 바꾸어 버린 전기를 제대로 이해했으면 좋겠다는 바람으로, 과연 전기를 어떻게 발견하고, 어떻게 저장하게 되었으며, 어떻게 꺼내 쓰게 됐는지를 차분히 들여다보고자 했다. 그리고 글의 이해를 돕기 위해 '타임캡슐'을 콘셉트로 정해, 전기를 둘러싼 역사적 자료들을 오늘날 타임캡슐에서 꺼내 보는 형식으로 구성해 보았다. 전기의 역사가 한가득 담겨 있는 타임캡슐이 매우 흥미롭고 훌륭한 길잡이가 되길 바란다. - 저자의 말 중에서



어느 날 우연히 타임캡슐을 발견했다고 하자. 그 속에 전기의 역사를 한눈에 알아볼 수 있는 자료들이 가득 담겨 있다면? 랄랄라사이언스 시리즈의 세 번째 도서인『전기 타임캡슐』은 이 같은 상황을 가정하고, 마찰전기에서부터 볼타전지까지 전기의 역사를 탐험한다.

또한 전기의 원리와 역사를 한층 쉽게 접근할 수 있도록, 학생들이 가장 궁금하게 여길 만한 주제를 중심으로 전기의 역사를 재구성했다. 전기를 이해하기 쉽도록 안내하는 주제는 다음과 같은 것이다. 어떻게 전기를 발견했을까, 어떻게 전기를 만들었을까, 어떻게 전기를 저장했을까, 전기를 꺼내서 어떻게 활용했을까. 『전기 타임캡슐』은 이들 주제를 정확히 파악하기만 해도 전기와 전기 현상을 제대로 이해할 수 있다는 가정 아래, 각 장별로 이들 주제를 흥미진진하면서도 교육적이게, 진지하면서도 유머러스하게, 비주얼하면서도 과학적으로 차근차근 들여다보았다.

전기의 역사는 호박이라는 보석에서부터 시작된다. 고대 그리스 사람들은 호박을 고양이 털로 문지르면 호박이 깃털을 끌어당긴다는 사실을 알았다. 그러나 그들은 보이지 않는 신비한 힘이 있다는 것을 아는 데에만 그쳤다. 인류가 전기의 실체와 원리를 깨달아 전기를 만들고 저장하고 꺼내 쓰게 되기까지에는 굉장히 오랜 시간이 걸렸다.

전기의 존재를 밝히고자 하는 인류의 탐험이 본격적으로 시작된 것은 18세기에 이르러서였다. 전기의 실체는 과학자들의 수많은 시행착오를 거친 후에, 서서히 자신의 모습을 드러냈다. 그 사이 마찰전기(정전기)를 일으키려는 실험으로 수많은 사람들의 지문이 닳았고, 이루 셀 수 없는 개구리들이 전기 충격을 받았으며, 전기의 위험성을 알지 못한 과학자들이 목숨을 잃기까지 했다. 마침내, 알레산드로 볼타가 물질 속에 숨어 있는 전기를 찾아 볼타전지를 발명하자, 100년도 채 되지 않아 전기는 인간이 통제하기엔 벅찰 만한 속도로 세상을 송두리째 뒤바꾸기 시작했다.

본문 곳곳에 배치된 사진 자료들과 그림 자료들은 '전기의 발견'과 '전기 발생장치의 발명'을 이해하고 기억하는 데에 매우 효율적인 길잡이 역할을 할 것이다. 사진과 그림을 들여다보며 하나하나 뜻을 찾아내는 것도 쏠쏠한 재미를 준다.

또한 각 장이 끝날 때마다, 펼침면으로 압축적으로 보여주는 <두 페이지로 보는 전기 아이디어>는 하나의 획기적인 아이디어가 어떻게 세상을 바꾸었으며, 그것이 어떤 의미를 지니는지를 큰 틀에서 파악할 수 있게끔 도와줄 것이다. 다섯 가지로 압축된 '세상을 바꾼 전기 아이디어'는 다음과 같다. "보이지 않는 힘이 있다", "마찰전기를 한 번 만들어 볼까?", "번개는 전기 현상이다", "마찰전기를 한 번 모아볼까?", "화학반응으로 전기를 만들 수 있다." 혹자는 이들 아이디어에 "뭐, 특별할 것도 없는 아이디어네"라고 얘기할 수도 있겠지만, 그것은 현대인의 눈으로 이것들을 바라보았기 때문이다. 역사적으로 볼 때, 대개 위대한 과학적 아이디어는 누구도 상상할 수 없는 기이하고 해괴한 것들이 아니라, 단순하지만 남들이 생각하지 못했던 것들이었다.



찌릿찌릿 전율이 흐르는 전기의 위대한 역사!



전기의 역사에서 우선 주목해야 할 사건은 '정전기(마찰전기) 발생장치의 발명'이다. 최초로 정전기에 의한 발전기를 만든 과학자는 오토 폰 게리케이다. 게리케는 유황구를 손으로 돌려 마찰전기를 일으켰다. 이후 마찰전기 발생장치는 수은, 유리구, 진공펌프, 가죽 등을 사용함에 따라 점차 발전해나갔다. 마찰전기 발생장치는 곧잘 공공장소에서 시연되었는데, 흥미롭게도 살롱과 같은 사교모임에서는 마찰전기 발생장치를 이용해 전기 충격을 주는 '전기 키스'가 공공연하게 이루어졌다.

전기의 역사가 비약적으로 발전한 또 하나의 사건은 라이덴병이 발명이다. 아무리 마찰전기를 많이 만들어도 모으지 못하면 마찰전기는 금세 사라지고 만다. 때문에 만들어진 전기를 한곳에 모을 수 있는 라이덴병의 발명은 획기적인 발명이랄 수 있다. 라이덴병을 만든 과학자는 네덜란드의 피터르 판 뮈셴브루크와 독일의 에발트 게오르크 폰 클라이스트이다. 이들이 라이덴병을 만들자, 과학자들은 라이덴병들을 연결해 더 많은 양의 전기를 저장할 수 있었다.

전기의 실체가 하나씩 하나씩 풀리자, 18~19세기 유럽에서는 전기의 실체를 밝히는 실험들이 무수히 이루어졌다. 번개가 전기 현상의 일종이라는 것을 밝힌 벤저민 프랭클린은 자신의 생각을 확인하기 위해 번개가 치는 날 연줄에 열쇠고리를 매단 후 연을 날리는 실험을 감행하기까지 했다. 그가 번개에 맞아 죽지 않은 것은 운이 좋았기 때문이지 않았을까? 어떤 과학자는 프랭클린을 따라하다가 불행하게도 번개에 맞아 사망했다.

그러나 전기의 역사에서 가장 획기적인 사건 가운데 하나는 알레산드로 볼타에 의한 '최초의 화학전지 발명'이다. 볼타가 볼타전지를 만들기 전까지, 사람들은 루이지 갈바니의 '동물전기' 이론을 믿고 있었다. 생물 조직 자체에 전기가 흐른다는 '동물전기' 이론 때문에 유럽에서는 개구리에게 전기 충격을 주는 실험이 크게 유행하기까지 했다. 어찌나 대유행했던지 개구리를 구하기 어려울 정도였다고 한다. 수많은 개구리를 구한 건 볼타였다.

그러면 볼타는 어떻게 화학전지를 만들었을까? 볼타는 아래에 구리판을 놓고 위에 소금물 적신 종이를, 그 위에 아연판을 놓고 다시 소금물에 적힌 종이를, 다시 구리판을 놓는 식으로 12개를 쌓아 올린 후, 아래에 있는 구리판과 맨 위에 있는 아연판을 금속선으로 연결하면 전기가 흐른다는 사실을 증명했다. 볼타는 전기를 이렇게 설명했다. "전기를 흐르게 하는 것은 금속들 간의 차이다."

볼타전지가 발명되었을 때에는 그것이 인류의 미래를 얼마큼 바꿔놓을지 그 누구도 짐작하지 못했다. 하지만 도선을 따라 전류가 흐르는 볼타전지는 오늘날과 같은 전기 시대의 막을 여는 출발점이 되었다.



『색, 마술쇼에 빠져 볼까?』『색을 요리해 볼까?』『전기 타임캡슐』까지, 해나무의 '랄랄라 사이언스'는 청소년들이 흥미를 잃지 않으면서도 과학 원리를 충실히 익힐 수 있는 과학교양서 시리즈이다. 과학책이라고 해서 늘 골머리를 앓으며 읽을 필요는 없다. 여행 에세이처럼 마음 편하게 읽으면서도 필요한 지식과 정보를 잔뜩 얻는 과학책은 없을까?

랄랄라 사이언스는 꼭 알아야만 하는 과학적인 내용을 쉽고 흥미롭게, 신나고 즐겁게 접할 수 있도록 기획되었으며, 기존의 과학책이 지닌 평범하고 정형화된 디자인 틀을 완전히 깬 새로운 개념의 '이미지 사이언스 북'이다. 활자를 통해 의사소통을 하는 대신, 시각적 자료나 비주얼한 영상으로 의사소통을 하는 이미지 세대를 위해 새로운 형식을 고민한 책이라 할 수 있다. 한마디로, 이미지 세대를 위해 디자인된 과학책이다.

랄랄라 사이언스를 처음 접하는 이들이라면 누구든 이 낯선 과학책에 대해 여러 의문을 품을 수 있지만, 그것도 잠시, 독자들은 이 책이 과학책이라는 사실을 잊고 책장을 넘기는 자신을 발견하게 될 것이다.

또 '랄랄라 사이언스'는 기존의 과학교과서들이 개념과 원리들을 나열해가며 불친절하게 툭툭 제시하고 있다는 단점을 극복하기 위해, 과학 개념들은 역사적·문화적 배경을 함께 설명하고자 했다. 이야기 속의 맥락을 통해 과학 내용을 자연스럽게 익히도록 한 것이다.

특히 이 시리즈는 교과서의 새바람을 일으킨 고등학교 1학년용 '차세대 과학교과서'를 만든 현종오 창덕여자고등학교 선생님(차세대 과학교과서 연구개발위원회 위원장)이 기획한 것으로, 초등학교 고학년에서 고등학생까지 배우는 '국민 공동 기초 교양 과정' 중 중요한 소재를 선별했으며, 차별화된 접근으로 과학의 첫걸음을 쉽게 뗄 수 있도록 됐다. 내용을 충실하게 함으로써 과학 기초를 탄탄하게 다지도록 하는 한편, 즐거운 요소를 첨가해 과학이라는 높은 문턱을 순조롭게 넘을 수 있도록 한 것이다.

'랄랄라 사이언스' 시리즈는 색과 빛의 원리를 다룬『색, 마술쇼에 빠져 볼까?』『색을 요리해 볼까?』, 전기의 역사와 원리를 다룬『전기 타임캡슐』에 이어 자기, 연소와 폭발 등 교과과정 내에서 배우는 과학 주제들을 재미나게 구성해 선보일 계획이다.

1장 전기를 발견하다

12 전기와 사람이 만났을 때

18 정전기는 불균형을 좋아한다

28 전기가 통하였느냐?



2장 전기를 만들다

38 전기, 내 손으로 만든다

52 이번엔 더 세게 만드는 거야



3장 전기를 모으다

62 전기는 나의 것

72 정전기로 신호를 보내다

76 정전기, 19세기를 즐겁게 하다



4장 전기 꺼내 쓰기

84 전기야 모여라, 축전기

88 지구는 거대한 축전기?



5장 전기로 세상을 바꾸다

108 청개구리처럼 생각하라

112 볼타전지, 전기 시대를 열다

116 배터리는 역사를 지니고 있다

이응신 저자 이응신은 1962년생. 서울대 물리교육과를 졸업했다. 고등학교에서 물리과 교사로 근무하다가 독일로 건너가 베를린공과대학에서 차량동역학으로 박사학위를 받았다. 서울대 기계항공공학부 역학실험실에서 전동식 파워스티어링 연구를 진행하였다. 전동식 파워스티어링은 자동차에 지능을 불어넣는 핵심부품 가운데 하나이다. 자동차를 컴퓨터에 의해 제어되는 로봇으로 탈바꿈시키는 데에 관심이 크다. 현재(주) 레시너코리아의 연구개발부에서 독일 레시너 사와 공동으로 자동화 기기에 사용하는 정전용량형 근접센서를 개발 중이다. 고등학교 1학년용 차세대 과학교과서 집필에 참여했다.