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화학이야기

일상 속 작지만 큰 에너지, 정전기

2015년 12월 1일

오늘 아침 스웨터를 입는데 타닥- 타닥- 따끔한 느낌과 함께 익숙하면서도 불쾌한 소리… 주범은 바로 정전기! 비가 자주 내려 건조하지 않은 겨울이라지만, 그래도 니트류나 퍼(Fur) 소재의 옷을 입으면 어김없이 정전기로 괴롭습니다. 하지만 이 정전기도 알고보면 소중한 에너지라고 하는데요. 겨울철 골치 아픈 정전기의 두 얼굴, 한 번 알아볼까요?


전기, 흐르지 말고 그대로 멈춰라!

우리가 사는 세상은 보이지 않는 전류의 흐름으로 가득 차 있습니다. 우리 몸만 하더라도 40㎂에서 60㎂의 미세전류가 흐르고 있어 이를 활용한 스마트폰 터치나 웨어러블 디바이스 기술이 날로 발전하고 있죠. 정전기 또한 이러한 보이지 않는 일상 속 전기인데요. 모든 전기현상의 근본이 되는 ‘전하’가 흐르지 않고 모여 있을 때, 움직이지 않는 전기라는 뜻에서 ‘정전기’라고 부릅니다.활짝 벌린 양 손바닥 사이에 파란색 전류가 흐르는 사진

보통 정전기는 마찰에 의해 발생하는데요. 계속해서 쌓인 전기가 적절한 유도체와 마찰을 하면 타닥- 익숙한 소리와 함께 한꺼번에 이동을 하는 거죠. 이때 쌓인 전기량에 따라 그 소리가 커지거나, 불꽃이 일기도 합니다. 습한 곳보다는 건조한 곳에서 잘 생기기 때문에 건성 피부를 지닌 사람들이 겨울철에 더욱 정전기에 시달린답니다.

알고 활용하면 유용한 정전기

겨울철 머리를 빗을 때나 치마가 스타킹에 달라 붙어 올라갈 때, 정전기가 참 귀찮고 원망스럽게 느껴지죠. 하지만 이런 정전기도 알고 보면 꽤 여러 곳에서 쏠쏠하게 이용되고 있다는 사실, 모르셨죠? 그럼 우리 생활 속에서 정전기를 활용한 물건들을 알아 볼까요?

우선 사무실의 터줏대감 복사기가 있습니다. 복사기는 복사할 문서의 명암에 따라 전하량을 조절, 정전기의 원리를 통해 토너의 잉크가루를 선별적으로 종이에 달라붙게 한 뒤 녹이는 방법으로 같은 문서를 만들어낸답니다.왼쪽 복사기, 오른쪽 포장용 랩 비닐 사진

연기 속 그을음이나 공기 중 먼지를 제거하는 집진기도 정전기로 공중의 먼지를 걸러내고요. 식품을 포장하는 ‘랩’ 역시, 비닐을 힘차게 떼어내는 순간 발생한 정전기로 그릇이나 음식물에 틈 없이 달라붙는 거랍니다. 집안 먼지를 치울 때 쓰는 청소포나 강한 번개로 인한 피해를 막아주는 피뢰침도 정전기 유도 원리를 활용했다는 건 이미 다들 알고 계시겠죠?

정전기, 스마트한 미래 에너지의 가능성

일상에서 접하는 정전기의 힘은 너무도 미세해서 생활에 불편을 좀 끼치는 정도지만, 무시하기엔 사실 위력이 대단합니다. 전압 차이로 생기는 정전기는 전류가 거의 없어 우리 몸에 치명적이지는 않지만 발생 순간의 전압은 번개와 비슷하거든요. 그래서 메모리카드나 반도체 칩 파손은 물론 주유소 화재까지 크고 작은 피해를 불러 오기도 하죠.스마트폰 액정을 토치하는 여자의 손

하지만 반대로 정전기로부터 생긴 에너지가 미래에 유용할 것이라는 전망도 있습니다. 정전기를 통해 전기를 만들어내는 발전소나 전기자동차 배터리 충전 같은 기술 연구가 활발히 이어지는 이유 또한 정전기의 활용 가능성이 크기 때문이죠. 스마트 시대에 접어든 21세기에는 그 활약이 더욱 커질 것으로 보이는데요. 액정 터치 기술이나 웨어러블 디바이스를 작동하는 데에 정전기가 인체와 기기 사이의 다리 역할을 하기 때문이랍니다.

 

정전기로 웨어러블? LG화학 기술력으로 완성!

스마트폰 액정의 구조.(왼쪽) 터치블랙매트릭스: 디스플레이 모듈, 터치BM, 커버글라스가 층층이 쌓임/ ITO 필름: 디스플레이 모듈, 드라이빙 레이어(ITO필름), 본딩 레이어, 센싱레이어(ITO필름), 윈도우 글라스가 층층이 쌓인 그림

최근 각광받고 있는 웨어러블 디바이스를 구동하는 데에 정전기가 어떻게 활용되냐고요? 바로 스마트폰 터치 기술처럼 사람의 몸에서 발생하는 정전기로 입력을 감지하는 ‘정전용량’ 입니다. 이 방식을 구현하려면 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide Film) 필름이 필요한데요. 터치패널의 핵심 소재인 ITO 필름은 유리나 PET 위로 인듐과 주석을 얇게 입혀 전기가 통하도록 만든 필름으로, 입력 좌표를 알아낼 수 있도록 하는 중요한 역할을 합니다. 금속 재질의 ITO를 얇고 부드러운 필름 위로 증착하려면 고도의 기술력이 필요한데요, LG화학은 2013년 국내 업체로는 최초로 ITO필름 양산에 성공해 터치패널 핵심소재를 국산화했답니다.

 

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