패러데이 전자기유도, 자석을 돌렸더니 전기가 흘렀다

200년 전, 밤이 되면 세상은 그냥 깜깜했다

여러분, 오늘 밤 정전이 딱 한 시간만 돼도 얼마나 답답한지 상상해 보세요. 스마트폰 충전도 안 되고, 유튜브도 못 보고, 냉장고 안 아이스크림은 녹아내리죠. 그런데 200년 전에는 해가 지면 그게 매일의 현실이었어요.

그 시절 사람들은 촛불이나 기름 램프에 의지했어요. 책을 읽으려면 촛불 바로 앞에 얼굴을 갖다 대야 했고, 밤길을 걸으면 한 치 앞도 안 보여서 넘어지기 일쑤였죠. 전기라는 건 과학자들이 실험실에서 살짝 만들어 본 적은 있었지만, 그걸 '쓸모 있게' 만드는 방법은 아무도 몰랐어요.

바로 이 깜깜한 시대에, 영국 런던의 가난한 대장장이 집안에서 태어난 소년이 하나 있었어요. 학교도 제대로 못 다니고, 열세 살에 책 제본소에서 일하기 시작한 아이. 이름은 마이클 패러데이예요. 이 소년이 어떻게 세상의 밤을 바꿨냐고요? 그건 책 제본소에서 묶던 과학책 한 권에서 시작됐어요.

자석 옆에서 철사를 움직이면 전기가 흐른다 — 게임 치트키 같은 자연의 비밀 코드

책 제본소에서 일하던 패러데이는 손님이 맡긴 과학책들을 묶으면서 틈틈이 읽었어요. 특히 전기와 자석에 대한 내용에 푹 빠졌죠. 그리고 스물한 살에 운 좋게도 당대 최고 과학자 험프리 데이비의 실험실 조수로 들어가게 돼요. 학교 졸업장 하나 없이, 순전히 호기심과 노력으로요.

그때 과학자들은 이미 알고 있었어요 — 전기가 흐르면 자석처럼 행동한다는 걸요. 그런데 패러데이는 반대로 생각했어요. "자석으로 전기를 만들 수는 없을까?" 마치 게임에서 숨겨진 치트키를 찾듯이, 수많은 실험을 반복했죠.

1831년, 드디어 결정적 순간이 왔어요. 패러데이가 구리 철사로 감은 코일 옆에서 자석을 쑥 밀어 넣자, 연결된 계기판 바늘이 '찔끗' 움직인 거예요. 자석을 빼면 반대로 움직이고요. 자석을 움직이면 철사에 전기가 흐른다! 이걸 '전자기 유도'라고 해요. 쉽게 말해, 자석의 힘이 미치는 범위(자기장이라고 해요)가 변하면 그 안에 있는 철사에 전기가 저절로 생기는 거죠. 자석을 빙글빙글 계속 돌리면? 전기도 계속 만들어져요. 이게 바로 발전기의 원리, 세상의 밤을 끝낸 비밀 코드였어요.

촛불 하나로 버티던 세상이 도시 전체를 환하게 밝히기 시작했다

패러데이가 찾아낸 이 비밀 코드 덕분에, 사람들은 거대한 자석을 빙글빙글 돌려서 전기를 마구 만들어 낼 수 있게 됐어요. 이게 바로 '발전기'예요. 물레방아처럼 물의 힘으로, 증기의 힘으로, 바람의 힘으로 자석을 돌리면 전기가 쏟아지는 거죠.

그 결과가 어땠냐고요? 도시의 거리에 전등이 켜졌어요. 공장에서는 사람 손 대신 전기 모터가 기계를 돌렸어요. 참, 전동기(모터)도 패러데이의 발견을 뒤집어 쓴 거예요. 발전기가 "움직임 → 전기"라면, 모터는 "전기 → 움직임"이거든요. 급식실 앞 선풍기, 엘리베이터, 지하철 — 전부 이 원리로 움직여요.

학교도 못 다닌 대장장이 아들의 실험 하나가 전 세계의 밤을 바꾸고, 공장을 돌리고, 도시를 완전히 새로운 모습으로 만들어 버린 거예요. 과학자들은 패러데이를 역사상 가장 위대한 실험물리학자 중 한 명이라고 불러요. 그리고 그가 자석 앞에서 돌린 철사 코일의 후손은, 사실 지금 이 순간에도 여러분 바로 옆에서 돌아가고 있어요.

네 스마트폰 충전기 안에도 200년 전 그 자석의 후손이 돌고 있다

지금 주머니에 있는 스마트폰, 어젯밤에 충전했죠? 그 전기는 어디서 왔을까요? 발전소에서 거대한 자석이 빙글빙글 돌면서 만든 거예요. 화력발전소든, 수력발전소든, 원자력발전소든 — 에너지원은 달라도, 결국 마지막에는 자석을 돌려서 전기를 뽑아내요. 패러데이가 200년 전에 발견한 바로 그 원리 그대로요.

무선 충전기 위에 폰을 올려놓으면 알아서 충전되는 것도 전자기 유도예요. 충전기 안의 코일에 전기가 흐르면 자기장이 생기고, 그 자기장이 폰 안의 코일에 전기를 만들어 주는 거죠. 마치 보이지 않는 자석 다리를 통해 전기가 건너가는 것처럼요.

패러데이는 가난했고, 학교를 못 다녔고, 수학도 거의 몰랐어요. 하지만 "왜?"라고 묻는 걸 멈추지 않았고, 손으로 직접 만들고 실험하는 걸 포기하지 않았어요. 여러분도 뭔가 궁금한 게 있으면 직접 해 보세요. 자석 하나와 철사 한 토막이 세상을 바꿨으니까요. 어쩌면 여러분의 "엥, 이거 왜 이래?"가 다음 200년을 바꿀지도 몰라요.