신나는 과학을 만드는 선생님들의 과학 이야기 (4)

전기는 우리 생활에 반드시 필요한 것 중 하나입니다. 여러분이 지금 이 기사를 보고 있는 컴퓨터 혹은 스마트폰도 전기를 사용합니다. 전기는 눈에 보이지 않고, 감전 등 사고가 날 위험도 있어 두려움의 대상이 되기도 합니다. 눈에 보이지 않는 전기를 우리는 어떻게 사용할 수 있는 것일까요. 오늘은 최초의 화학 전지인 볼타 전지에 대해서 얘기해 보겠습니다.

우리가 집에서 사용하는 TV 리모컨과 도어록에는 건전지가 필요합니다. 휴대폰에는 배터리가 들어 있죠. 건전지와 배터리 등을 전지라고 합니다. 만약 전지가 없다면 모든 전자제품에 전깃줄이 필요해 사용하기가 훨씬 불편할 거예요. 전지 덕분에 각종 전자제품을 더 편리하게 쓸 수 있습니다. 전지는 200여 년 전 처음 발명됐는데요. 아주 우연한 발견에서 전지의 역사가 시작됐습니다. 1700년대 후반 이탈리아의 해부학자 루이지 갈바니는 죽은 개구리 다리에 수술용 칼을 대자 다리가 움찔하며 움직이는 현상을 발견했습니다. 갈바니는 개구리의 몸에서 전기가 나온다고 생각했어요.

하지만 이 소식을 전해 들은 갈바니의 친구 알레산드로 볼타는 다르게 생각했어요. 개구리를 올려놓은 금속판과 수술용 칼 사이에 전기가 통한 것이라고 봤죠. 다시 말해 개구리의 몸속에 전기가 있는 것이 아니라 서로 다른 종류의 두 금속 사이에 전기가 통하면서 중간에 껴 있던 개구리 다리가 움직인 것이라는 얘기입니다.

훗날 실험을 통해 볼타의 생각이 옳은 것으로 증명됐어요. 볼타는 1800년경 앞서 설명한 개구리 다리가 서로 다른 두 개의 금속 사이에서 움직이는 현상에 착안해 전지를 만들었는데요. 그는 아연판과 구리판을 전선으로 잇고, 그 전선을 통해 전기가 통하게끔 했어요.

원리를 간단히 설명하면 아연판에서 아연 원자는 전자를 잃어 아연 이온이 되고, 구리판에서 구리 이온은 전자를 얻어 구리가 되는 현상이 일어나는데, 이 때 두 금속판을 이은 전선으로 전자가 이동하며 전기가 발생하는 것입니다. ‘볼타 전지’로 불린 이 장치가 최초의 전지입니다. 지금 우리가 쓰는 건전지와 휴대폰 배터리로 사용하는 리튬이온 전지도 사용하는 금속의 종류만 다를 뿐 기본 원리는 볼타 전지와 같습니다. 이런 전지들을 통칭해 화학 전지라고 합니다.

볼타는 전지를 발명한 공로로 귀족 작위까지 받았습니다. 전압의 크기를 나타내는 단위인 ‘볼트’도 볼타의 이름을 딴 것입니다. 주변의 우연한 현상에 호기심을 갖고 관찰하는 태도가 위대한 발명을 낳았습니다. 앞으로 또 어떤 발견이 우리 삶을 변화시킬지 기대됩니다. 김현호 서울과학고 교사