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땀 흘려 깨닫는 패러데이 법칙

‘손 발전기’로 전기 만드는 원리 배운다
햄스터가 돌리는 쳇바퀴로 휴대폰을 충전한다? 언뜻 황당하게 들리겠지만 실제 지난 2005년 영국의 한 고교생이 이같은 충전기를 발명해 화제가 됐다.







출처: MBC <무한도전> 2007년 11월 10일 방영분

TV 예능프로그램 <무한도전>은 지난해 11월 ‘대체에너지 특집’ 편을 마련해 자전거 페달을 돌려 헤어드라이어를 작동시키는 ‘도전’을 한 적이 있다. 도전은 출연진 5명으로 시작했다. 다섯 장정들이 열심히 페달을 굴려도 헤어드라이어에 별 반응이 없자 곧이어 매니저 5명을 보태고, 그래도 꿈적하지 않자 코디 5명을 추가로 투입한다. 이렇게 도전자 수를 점차 늘려 스태프까지 총동원하게 되고 모두 40명이 땀을 뻘뻘 흘리며 자전거 페달을 돌리는 장관이 연출된다. 하지만 겨우 몇 초간 헤어드라이어가 ‘찔끔’ 작동될 뿐 도전은 거기서 끝이 나고 만다.

이날 방영분은 당시 시청자로부터 공익성과 재미를 잘 섞었다는 호평을 얻었다. 시청자는 프로그램을 보며 평소 무심코 쓰고 버리는 전기가 얼마나 소중한 에너지인지 새삼 느꼈을 것이다. 덧붙여 자전거 페달을 돌려서도 전기를 만들 수 있다는 과학 원리도 깨달았을 것이다. 기억력이 좋은 시청자는 고교 때 배운 ‘패러데이 법칙’을 떠올렸을 법도 하다.





쳇바퀴나 자전거 페달을 돌리는 것처럼 ‘회전운동’으로 전기를 만드는 방식은 실제 발전소에서 전기를 생산하는 원리와 같다. 고교 물리 교과서를 보면 물리학자 패러데이의 ‘전자기 유도’ 현상을 설명하며 그 대표적인 예로 발전기를 언급한다.

전자기 유도란 한마디로 “자기장의 변화가 전기를 만들어낸다”는 뜻이다. 예를 들어 말굽형 자석 안에 전선을 감은 코일을 회전시키면 코일 내부를 지나는 자기장의 세기가 시시각각 바뀌고, 이에 따라 코일에 전류가 흐른다.

교육과학부와 한국과학문화재단이 2006년 초에 펴낸 <고교 1학년 차세대 과학교과서>에서는 전자기유도를 설명하며 ‘손 발전기’도 소개한다. 손잡이를 돌려 만든 전기로 휴대폰이나 MP3 플레이어를 충전할 수 있다는 내용이다.




이미 여러 인터넷 쇼핑몰에서는 ‘자가발전~’으로 시작하는 이름을 가진 갖가지 제품들을 팔고 있다. 주로 야외에서 쓸만한 캠프용 손전등이나 라디오 등으로 팔리고 있다.

미국 엑스칼리버(Excalibur) 일렉트로닉스社가 선보인 ‘포에버 플래시라이트 다이나모(Dynamo)’라는 손전등도 이 중 하나다. 측면에 달린 손잡이를 돌려 만든 전기로 3개의 발광다이오드(LED)에서 환한 빛을 낸다. 1분 남짓 돌리면 45분 동안 쓸 수 있다.

일본 드레텍(Dretec)社에서 만든 ‘다이나모 라디오 라이트(PR-303OR)’는 제품 뒷면의 손잡이를 180바퀴 돌리면 20분 가까이 쓸 수 있는 전기를 만들어낸다. 라디오와 손전등 기능을 함께 갖춘 게 특징이다.


| 글 | 서영표 동아사이언스 기자ㆍsypyo@donga.com |

포에버 플래시라이트 다이나모(Dynamo)
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