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[소년중앙] 멈춘 시계, 건전지 대신 레몬으로 작동할까

‘과학, 실험, 으악 따분해!’라고 느낀 적 있나요. 이제 걱정하지 말아요. 소년중앙이 집에서 준비할 수 있는 물건으로 재미있는 실험을 시작합니다. 초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선(www.아꿈선.com)과 함께하는 소꿈연구실이에요. 소꿈연구실에서 가벼운 실험을 하나씩 성공하다 보면 과학과 친해질 수 있을 거예요. 차근차근 따라 해 보고, 소년중앙 홈페이지(sojoong.joins.com)에 인증도 해봅시다.
 

초등학교 과학 연구 교사 모임 아꿈선과 꾸리는 ‘소꿈연구실’

오늘의 실험

똑딱똑딱 과일 전지 시계 (6학년 2학기 5단원 1차시)
 

준비물

전선이 있는 시계, 1.5V전지, 전지 끼우개, 집게 달린 전선, 레몬(혹은 다른 신맛 과일) 구리판, 아연판
 

실험 과정

① 시계와 전지를 집게 달린 전선으로 연결합니다. 이때 전지끼우개를 사용하면 전지·전선을 연결하기 쉬워요.
② 시계가 잘 작동하는지 확인한 뒤 레몬 두 개에 각각 구리판·아연판을 하나씩 꽂아요. 
③ 한쪽 레몬의 아연판과 다른 쪽 레몬의 구리판을 집게 단린 전선으로 연결합니다.
④ 비어있는 아연판·구리판과 시계를 연결하면 과일 전지에서 전기가 발생해 시계를 움직이게 할 거예요. 참, 실험에 사용한 과일에는 아연판의 아연 이온이 들어갔으니 절대 먹지 않도록 주의합니다.
 

오늘의 개념. 전기

전기는 우리 생활에 꼭 필요한 에너지다. 비오는 날 번쩍이는 번개는 전기가 방전돼 일어나는 현상이다.

전기는 우리 생활에 꼭 필요한 에너지다. 비오는 날 번쩍이는 번개는 전기가 방전돼 일어나는 현상이다.

전기는 우리 생활에 꼭 필요한 에너지입니다. 호주머니 속 휴대전화, 시원한 바람을 일으키는 에어컨, 밝게 방을 비춰주는 형광등 생활 곳곳에 전기로 움직이는 물체들이 있죠. 전기로 일어나는 현상과 전기가 하는 일은 점차 밝혀지고 있지만 전기가 과연 무엇인지는 알쏭달쏭하죠. 전하로 인해 나타나는 여러 현상, 혹은 전자의 이동 등으로 생기는 에너지라고 하지만 똑똑한 과학자들도 전기를 정확하게 설명하기 어려워해요. 영단어 전기(electricity)는 호박을 뜻하는 그리스어 ‘elektron’에서 유래했죠. 보석의 일종인 호박을 헝겊으로 문지르면 호박이 먼지·실오라기 따위를 끌어당겨요. 전기로 나타나는 현상을 탐구하다가 전기라고 부르는 거예요.
 
어떻게 과일이 건전지가 될 수 있을까
실험에 사용한 레몬뿐 아니라 오렌지·사과·배에서도 전기를 얻을 수 있죠. 신맛이 나는 과일은 약한 산기를 띕니다. 구리와 아연을 꽂으면 과일 안에 있는 약한 산이 두 금속판과 화학 작용을 일으키죠. 아연판은 레몬 속의 산성 성분과 만나면 산화반응을 해요. 이 과정에서 가지고 있던 전자를 잃고요. 이 전자들이 상대적으로 전자를 잘 받아들이는 구리판으로 들어가며 전류가 흐르는 거죠. 이때 과일 속에 함유된 약한 산기가 전자를 운반하죠. 일반 건전지의 원리와 비슷해요. 전자를 잘 내놓는 성질이 있는 금속과 상대적으로 잘 받아들이는 금속을 한 쌍으로 (-)극과 (+)극을 구성한 뒤 전기가 잘 통하는 물질로 연결하는 거예요.
 
우리 몸에도 전기가 흘러요
우리 몸속에서도 전기가 흐르는 걸 알고 있나요. 우리가 생각하는 것, 움직이는 것, 느끼는 것도 몸속에서 전기가 움직이는 덕분이죠. 뇌는 전기 신호로 모든 신경계에 명령을 내려요. 몸 안팎에서 받은 자극은 전기 신호로 뇌에 가고요. 덕분에 덥다, 아프다고 느끼죠. 심장이 뛰는 것도 전기 신호가 필요하기 때문에 우리 몸에 전기가 흐르지 않게 되면 죽을 거예요. 사람의 몸에 흐르는 전기의 세기는 체력·연령에 따라 다릅니다. 일반적으로 체격이 큰 사람은 작은 사람에 비해 높은 전압의 전기를 가져요. 또 어렸을 때는 작은 전압이 흐르지만 어른이 되면 높은 전압이 흐르고요. 노인이 되면 다시 전압이 줄어듭니다.
 
번개가 치면 나무 아래가 안전할까 자동차 안이 안전할까
비가 오는 날엔 번쩍번쩍 번개가 칩니다. 번개 역시 전기가 방전되며 일어나는 현상인데요. 번개가 많이 칠 때 나무 아래와 자동차 안 중 어디가 더 안전할 것 같나요. 금속은 전기가 잘 통한다는 것을 안다면 자동차 안에 있는 사람이 더 위험하다고 볼 수 있죠. 사실은 그렇지 않답니다. 번개는 뾰족하게 솟은 물체에 잘 떨어지죠. 나무는 형태상 피뢰침처럼 번개를 끌어들이기 때문에 나무 밑에 있으면 감전될 수 있어요. 자동차는 어떨까요. 번개는 뾰족한 물체와 함께 금속으로 된 물체에 잘 떨어져요. 자동차는 금속으로 만들어졌기 때문에 전하를 끌어들이는 건 맞지만, 바퀴를 통해 전기가 전부 땅에 흘러가기 때문에 차에 타고 있어도 감전될 위험이 없죠. 자동차에 여러 번 번개가 떨어져도 안전해요.
 
방귀로 전기를 만들어요
전기는 화학적 반응, 열, 물리적 힘 등을 이용해 만들어요. 원자력발전소·화력발전소 등은 열과 물리적 힘을 이용하고, 풍력발전소·수력발전소 등은 물리적인 힘을 이용해 전기를 만드는 시설이죠. 방귀로 전기를 만드는 방법은 화력발전소의 원리를 이용한 거예요. 방귀의 주성분은 메탄가스예요. 메탄가스는 불이 쉽게 붙는 강력한 휘발성 기체죠. 불 가까이 엉덩이를 대고 방귀를 뀌면 방귀에 불을 붙는 모습을 볼 수 있어요. 메탄가스를 태워 발생하는 열로 물을 끓여 터빈을 돌리면 전기를 만들 수 있죠. 매우 많은 방귀가 모이면 우리가 생활에 쓸 수 있는 전기를 만들 수 있죠. 소를 키우는 목장에서 소의 방귀를 이용해 전기를 만드는 방법을 생각하기도 했어요. 방귀를 이용한 발전소는 아직이지만 이미 메탄가스를 이용해 전기를 만들고 있습니다. 메탄가스는 무언가가 썩을 때 생기는데, 특히 쓰레기 매립지에서는 많은 양의 물질들이 썩으며 메탄가스가 발생해요. 이 메탄가스를 이용하려 쓰레기 매립지 위에 발전소를 지었죠. 이를 매립가스발전소라고 하는데, 환경에도 좋아 세계적으로 짓고 있어요.
 
정리=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr, 도움말=김선왕 아꿈선 영상팀장
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