[출동! 섭섭박사] 밀가루 반죽에서 전구가 반짝! 전도성 반죽 만들기

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주변을 둘러보면 휴대전화, TV, 컴퓨터 등 전기로 움직이는 물건들이 정말 많아요. 전기가 없다면 이 물건들은 아무것도 할 수 없지요. 그런데 전기는 어떻게 이 물건들을 움직이는 걸까요?

전기에너지는 전자의 움직임으로 인해 생기는 에너지예요. 이는 마치 흐르는 물이 물레방아를 돌리는 것과 비슷한 현상이랍니다. 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에 높이차가 있는 곳에 놓여야 흐를 수 있고, 물레방아는 물이 흐를 때에만 돌아가요.

전자의 흐름을 물의 흐름에 비유하면 전지는 전자의 이차를 만드는 역할을 하며, 물레방아는 전자제품이라고 생각할 수 있답니다. 전지가 높이차를 만들어 전자가 흐르면 전기에너지가 생기고, 이 전기에너지가 전자제품을 작동시키는 거예요.

과학자들은 ‘전자의 위치(높이) 차이’를 줄여 ‘전위차’라는 이름을 붙였어요. 또한 전자의 흐름을 ‘전류’라고 부르기로 했지요. 물이 흐르는 경사가 가파를수록 물이 빠르게 흘러 물레방아를 더 세차게 돌릴 수 있겠죠? 마찬가지로 전위차가 클수록 강한 전류가 흘러 전구가 더 밝게 빛난답니다.

전위차는 ‘볼트(volt)’라는 단위로 그 크기를 나타내요. 트는 V로 표시하지요. 전지를 보면 1.2V, 1.5V, 9V 등 다양한 숫자가 적혀 있어요. 볼트가 높은 전지일수록 전구를 더 밝게 밝힐 수 있답니다.

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이미지 확대하기전자는 정해진 통로를 통해서만 이동할 수 있어요. 흔히 우리가 ‘전선’이라고 부르는 것이 가장 대표적인 통로지요. 전선 안에는 구리선이 들어있어요. 구리를 포함한 금속 물질은 전자를 이동시키는 성질을 갖고 있어 전기가 통해요. 반대로 플라스틱이나 나무 같은 물질은 전자를 꽉 붙들고 있기 때문에 전기가 통하지 않는답니다.

그런데 액체 중에서도 전자를 운반할 수 있는 것들이 있어요. 이런 액체를 ‘전해질’이라고 부르지요. 전해질 안에는 원자가 전자를 잃거나 얻어서 만들어진 ‘이온’이라는 입자가 들어 있어요. 이온이 전자를 운반하는 역할을 하기 때문에 전기가 흐를 수 있답니다. 가장 쉽게 만들 수 있는 전해질 중 하나가 바로 소금물이에요. 보통 물엔 전기가 통하지 않지만, 소금을 물에 녹이면 나트륨 이온과 염소 이온으로 나뉘어 전해질로 변해 전기가 통하지요.

그렇다면 설탕은 어떨까요? 설탕은 물에 녹아도 이온으로 나뉘지 않고 그대로 설탕 분자로 남아 있어요. 즉, 설탕물은 이온을 가지고 있지 않기 때문에 전기가 통하지 않는답니다. 하지만 우리가 일상생활에서 쓰는 수돗물은 칼슘 이온, 나트륨 이온 등 여러 이온들을 가지고 있어 실제 실험에선 설탕물도 전기가 약간 통할 수 있어요.
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소금물을 이용해 반죽을 만들면 전기가 통하는 전도성 반죽을 만들 수 있어요. 이때는 밀가루를 이용하는 게 좋아요. 밀가루에 들어 있는 특별한 성분 덕분에 쫀득한 반죽을 쉽게 만들 수 있거든요.

밀가루 안에는 ‘글리아딘’이라는 성분과 ‘글루테닌’이라는 성분이 들어 있어요. 이 성분은 평소엔 밀가루 안에서 따로 따로 있지만, 물을 붓고 손으로 잘 주물러 주면 두 성분이 합쳐지며 ‘글루텐’이라는 성분으로 변한답니다. 이렇게 만들어진 글루텐들이 반죽 안에서 그물처럼 서로 결합하면 쫀득쫀득한 밀가루 반죽이 만들어지죠.

반죽을 많이 때리고 주무를수록 글루텐이 많이 만들어져 반죽이 더 쫄깃해져요. 중국집에서 요리사들이 반죽을 한참동안 주무르고 때리는 것도 글루텐을 더 많이 만들기 위해서랍니다.


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전지를 보면 (+)극과 (-)극이 있어요. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로만 흐르듯, 전자는 (-)극에서 (+)극으로만 움직이고 전류는 (+)극에서 (-)극으로만 흐른답니다.

전기회로를 만들 때엔 전류가 끊어지거나 같은 극끼리 겹치는 곳이 없도록 만들어야 해요. 전지의 (-)극에서 나온 전자가 전지의 (+)극에 무사히 도착할 수 있어야 전기회로가 문제없이 작동할 수 있지요. 특히 LED 전구의 경우, 두 다리의 길이를 다르게 만드는 것으로 양극을 구분해 놓았어요. 긴 다리는 (+)극에, 짧은 다리는 (-)극에 연결해야 LED가 빛을 낼 수 있답니다.

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소금물을 넣은 밀가루 반죽과 마찬가지로 컬러점토 역시 전기가 통해요. 컬러점토 안에도 전해질 성분이 들어 있기 때문이에요. 기자단 친구들은 컬러점토와 밀가루 반죽을 이용해 멋진 모형을 만들었답니다. 김현아 친구의 당근, 이준서 친구의 꽃, 최수호 친구의 UFO에 건전지와 LED전구를 꽂자 환하게 불이 켜졌죠.

손에 밀가루를 묻혀가며 진지하게 반죽을 만드는 친구들의 눈도 LED전구처럼 환하게 빛이 났답니다. <어린이과학동아> 친구들도 집에 있는 밀가루와 소금을 이용해 전기가 통하는 멋진 모형을 만들어 보세요.

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글 : 정한길 기자 jhg1road@donga.com
도움 : 국립대구과학관
사진 : 김은영 기자
어린이과학동아 2016년 09호


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