피에르 퀴리 압전효과, 돌멩이를 누르면 전기가 나온다는 걸 증명하기까지

옛날 사람들은 눈에 안 보이는 에너지가 돌 속에 숨어 있다는 걸 전혀 몰랐어

만약 친구가 "야, 이 돌멩이 꾹 누르면 전기 나온다?"라고 하면 어떻게 반응할 것 같아요? 아마 "무슨 소리야, 전기는 콘센트에서 나오지!"라고 했을 거예요. 1800년대 사람들도 딱 그랬어요.

그 시절 과학자들은 전기를 만들려면 거대한 발전기를 돌리거나 화학 물질을 섞어야 한다고 믿었어요. 돌멩이 같은 광물 속에 전기 에너지가 숨어 있을 거라고는 아무도 상상하지 못했죠. 수정이나 석영 같은 예쁜 돌은 그냥 장식품이었을 뿐이에요.

그런데 프랑스 파리에 한 청년이 있었어요. 이름은 피에르 퀴리. 이 사람은 남들이 그냥 지나치는 돌을 유독 오래 들여다보는 이상한 버릇이 있었어요. "이 돌을 눌렀을 때 뭔가 일어나지 않을까?" 아무도 진지하게 물어본 적 없는 질문을 피에르는 형 자크 퀴리와 함께 진지하게 파고들기 시작했어요. 과연 돌 속에 정말 무언가가 숨어 있었을까요?

수정 같은 돌을 꾹 누르면 전기가 튀어나온다는 걸 증명한 사람이 있었어

1880년, 겨우 스물한 살이던 피에르 퀴리는 형 자크와 함께 실험실에서 수정 조각을 꺼냈어요. 그리고 특수한 장치로 수정을 꾹 눌렀죠. 그 순간, 측정 장치 바늘이 살짝 움직였어요. 전기가 생긴 거예요!

이걸 '압전효과'라고 불러요. 어려운 말 같지만 뜻은 간단해요. '압'은 누르다, '전'은 전기, 그러니까 "누르면 전기가 나오는 현상"이라는 뜻이에요. 마치 스펀지를 꾹 누르면 물이 나오듯이, 특정 결정 구조를 가진 돌을 누르면 아주 작은 전기가 짜잔 하고 튀어나오는 거예요.

대단한 건, 피에르가 여기서 멈추지 않았다는 거예요. 반대로 전기를 돌에 흘려보내면 돌이 아주 미세하게 떨린다는 사실까지 알아냈어요. 누르면 전기, 전기를 주면 진동! 이 쌍방향 원리를 정확히 수학으로 증명해 낸 거죠. 당시 과학계는 깜짝 놀랐어요. 그냥 돌멩이라고 무시했던 것 안에 이런 비밀이 있었으니까요. 이 발견은 훗날 세상을 어떻게 바꿨을까요?

이 발견 하나가 스마트폰 터치부터 병원 초음파 검사까지 전부 가능하게 만들었어

세상을 바꿨다는 말, 과장이 아니에요. 피에르 퀴리가 발견한 압전효과는 지금 우리 생활 곳곳에 숨어 있거든요.

병원에서 배 위에 차가운 젤을 바르고 기계를 대면 뱃속 아기 모습이 화면에 나오잖아요? 그게 초음파 검사인데, 압전 소자라는 작은 부품이 전기를 받아 진동하면서 초음파를 만들어내는 거예요. 피에르가 발견한 "전기를 주면 돌이 떨린다"는 원리 그대로요.

시계도 마찬가지예요. 쿼츠 시계라고 들어봤죠? 쿼츠는 석영, 그러니까 수정이에요. 작은 수정 조각에 전기를 보내면 1초에 정확히 32,768번 떨리는데, 이걸 세서 시간을 맞추는 거예요. 게임 컨트롤러의 진동 기능, 자동차 에어백이 충돌을 감지하는 센서, 심지어 전자 기타 픽업까지 전부 이 원리예요.

피에르 퀴리는 나중에 아내 마리 퀴리와 함께 방사능 연구로 노벨상까지 받았지만, 그 출발점은 바로 이 '돌멩이 실험'이었어요. 그리고 이 원리는 지금 네 손 안에서도 작동하고 있어요.

지금 네 주머니 속 스마트폰을 톡톡 두드릴 때마다 그 돌멩이 원리가 작동하고 있어

스마트폰 화면을 톡 터치하면 살짝 "뚝" 하는 느낌이 들죠? 그건 화면 아래 아주 얇은 압전 부품이 전기 신호를 받아 미세하게 떨리면서 만들어내는 촉감이에요. 140년 전 피에르 퀴리가 수정을 꾹 누르며 발견한 그 원리가, 매일 여러분 손끝에서 반복되고 있는 거예요.

라이터를 "찰칵" 누를 때 불꽃이 튀는 것도 압전효과예요. 버튼을 누르는 힘이 작은 결정을 때려서 전기 스파크를 만들어내는 거죠. 생일 케이크 초에 불을 붙일 때마다, 사실 여러분은 피에르 퀴리의 실험을 재현하고 있었던 거예요.

피에르 퀴리는 "남들이 아무것도 아니라고 무시하는 것 속에서 보물을 찾는 사람"이었어요. 돌멩이를 그냥 돌멩이로 보지 않고 "혹시?" 하고 질문했기 때문에 세상이 바뀌었죠. 여러분도 오늘 뭔가를 보고 "엥, 왜 그렇지?"라고 물어보세요. 그 질문 하나가 어쩌면 다음 세상을 바꿀 출발점이 될 수도 있으니까요!