발전소를 폭파시켜도 건전지 하나 없이 불을 켤 수 있다? 자석과 구리선이 만드는 마법, '전자기 유도'

서론: 전기는 어떻게 만들어질까?

여러분이 무인도에 떨어졌다고 칩시다. 발전소도 없고 건전지도 다 닳아버렸습니다. 하지만 여러분의 주머니에 우연히 **'구리 철사'**와 조그마한 **'막대자석'**이 하나 있다면? 축하합니다. 여러분은 무한한 전기를 만들어 낼 수 있는 조물주가 되었습니다.

1831년, 정규 교육도 받지 못한 제본소 점원 출신의 흙수저 천재 과학자 '마이클 패러데이(Michael Faraday)'는 구리선과 자석만으로 허공에서 전기를 뽑아내는 마술 같은 현상을 세상에 발표했습니다. 이 발견이 없었다면 오늘날의 발전소도, 스마트폰도, 에어컨도 없었을 것입니다. 인류를 전기의 시대로 이끈 위대한 원리, 바로 **'전자기 유도(Electromagnetic Induction)'**입니다.

본론: 자석이 움직이면 전자가 도망친다

1. 꼬마전구에 불을 켜는 초간단 마술

방법은 어이가 없을 정도로 간단합니다.

• 얇은 구리선을 돌돌돌 말아서 텅 빈 두루마리 휴지심 모양(코일)으로 만듭니다.
• 이 구리선의 양 끝에 꼬마전구를 연결합니다. (물론 건전지가 없으니 불은 안 켜집니다.)
• 이제 긴 막대자석 하나를 손에 쥐고, 이 구리선 휴지심 구멍 속으로 자석을 쑥! 집어넣었다가 훅! 뺍니다. 펌프질하듯이 미친 듯이 쑤셔 넣었다 뺐다를 반복합니다.
• 기적이 일어납니다! 건전지가 1도 없는데 꼬마전구에 불이 번쩍번쩍 켜집니다. 자석을 빨리 흔들면 흔들수록 전구의 불빛은 더욱 밝게 타오릅니다.

2. 변화를 극도로 혐오하는 구리선의 밀당

도대체 구리선 안에서 무슨 일이 벌어진 걸까요? 구리선 안에는 전기를 만들 수 있는 '전자(-)'들이 평화롭게 잠을 자고 있습니다. 자연계의 진리는 **'변화하는 것을 극도로 귀찮아하고 싫어한다(관성의 법칙)'**는 것입니다. 구리선 내부도 마찬가지입니다. 자기 주변의 자기장(자석의 힘)이 늘어나거나 줄어드는 것을 끔찍하게 싫어합니다.

• 당신이 자석의 N극을 구리선 안으로 확! 들이밀면, 구리선은 "앗! N극이 다가온다! 밀어내야 해!"라며 스스로 입구를 N극(밀어내는 힘)으로 변신시킵니다.
• 반대로 당신이 자석을 다시 확! 빼면, 구리선은 "어? 가지마!"라며 입구를 S극(끌어당기는 힘)으로 변신시켜 자석을 붙잡으려 합니다.

이처럼 다가오면 밀어내고 멀어지면 당기려는 방어막(자기장)을 억지로 만들어내기 위해, 구리선 안에서 잠자던 전자들이 식겁하며 미친 듯이 움직이기(회전하기) 시작합니다. 전자들이 한 방향으로 쏟아져 내리며 굴러가는 것, 그것이 바로 '전류(전기)'입니다. 즉, 자석이 움직이는 꼴을 보기 싫어서 저항하며 만들어낸 땀방울이 바로 전기인 셈입니다.

3. 세상 모든 발전소의 정체 = 거대한 자석 흔들기 기계

수력, 화력, 풍력, 원자력... 이름은 다 다르지만 이 세상 모든 발전소의 핵심 원리는 패러데이의 전자기 유도 딱 하나로 완벽하게 똑같습니다. 목표는 단 하나, "집채만 한 거대한 자석을 어마어마하게 큰 구리선 통 안에서 빙글빙글 돌리거나 흔드는 것"입니다.

• 수력 발전소: 댐에서 폭포수처럼 떨어지는 '물의 힘'으로 프로펠러(터빈)를 때려서 자석을 쌩쌩 돌립니다.
• 화력 발전소: 석탄을 불태워 물을 팔팔 끓이고, 그 끓어오르는 수증기(스팀)의 엄청난 압력으로 프로펠러를 때려 자석을 돌립니다.
• 원자력 발전소: 우라늄이 쪼개지면서 나오는 열로 물을 끓여, 수증기로 프로펠러를 때려 자석을 돌립니다.
• 풍력 발전소: 부는 '바람'이 풍차 프로펠러를 돌려 그 속에 달린 자석을 돌립니다.

무엇으로 빙글빙글 돌리느냐(물, 불, 원자, 바람)의 차이일 뿐, 결국 거대한 자석과 구리선이 뿜어내는 '전자기 유도' 마법이 지금 여러분의 방 안을 환하게 비추고 있는 것입니다.

결론: 흙수저 천재가 남긴 무료 특허

패러데이는 이 엄청난 원리를 발견하고도 특허를 내지 않았습니다. "이것은 자연의 원리일 뿐이며, 온 인류가 누려야 한다"고 생각했기 때문입니다. 오늘날 우리는 자전거 바퀴에 조그만 자석 발전기를 달아 페달을 밟을 때마다 전조등에 불이 들어오게 하고, 무선 충전기 위에 스마트폰을 올려놓아(전선 없이 자기장의 변화로 충전) 배터리를 채웁니다. 이 모든 것이 200년 전, 실험실에서 자석과 구리선을 흔들며 눈물을 흘리던 한 과학자의 호기심에서 비롯된 찬란한 기적입니다.