고무나 플라스틱은 전기가 잘 흐르지 않는데, 왜 구리나 은과 같은 금속은 전기가 잘 통하는것일까? 금속과 같은 도체에는 자유롭게 움직일 수 있는 전자, 그래서 일명 자유전자라고도 불리우는 것들이 많이 존재한다. 이들 자유전자들은 외부로부터 약간의 힘을 얻으면 쉽게 이동을 할 수 있으며 이들 전자의 이동이 바로 전류이다. 마치 물이 가득 들어 있는 수도관과 같이 도체내에는 자유전자들로 가득차 있다. 물이 가득차 있는 수도관 한쪽 끝에서 약간의 힘을 가하면 다른 쪽 끝의 물이 흘러 나오는 것처럼 도체에 약간의 힘을 가해주면 자유전자들이 물처럼 흘러가게 된다. 이 때 가해주는 힘이 곧 전압이다.

전선의 경우는 이들 도체와 부도체를 적절히 조합한 것으로, 전기는 도체인 구리를 통해서만 흐르게 하고 전기가 새어나가지 않도록 도체 주위를 절연체인 고무로 둘러 씌웠다. 우리가 사용하는 전기의 대부분은 도심으로부터 멀리 떨어져 있는 발전소로부터 수송해야 한다. 따라서 이렇게 먼거리를 이동하는 과정에서 전기의 손실이 있어서는 안된다. 전기의 손실을 적게 하고 많은 양의 전류를 흘려 보내기 위해서 구리와 같이 저항이 적은 즉, 도전성이 우수한 금속을 사용하고 있다. 사실 구리보다 은이 전기가 잘 흐르는 도체이다. 그러나 은으로 전선을 만들 경우, 전기의 손실은 적겠지만 가격이 고가이므로 비용이 많이 들어 대부분의 전선은 은 대신 구리를 이용한다.

또 전달되는 전력이 매우 크므로 이를 견디기 위해서 고무와 같은 절연체로 여러겹 둘러 쌓여 있다. 전선을 오랜 기간동안 사용하거나 정격 전압보다 높은 전압으로 사용하다보면 절연 능력이 저하되어 합선이나 누전 사고가 발생하기도 한다. 이러한 누전이나 합선은 종종 화재의 원인이 되고 있다. 따라서 사고를 미연에 방지하기 위해서는 사용전압전류에 적합한 전선을 사용해야함은 물론 수시로 사용하고 있는 전선의 절연상태를 확인할 필요가 있다.

일반적으로 금속만이 전류가 흐를 수 있는 것으로 알고 있지만 꼭 그런 것만은 아니다. 전기의 세기가 크면 공기도 전류가 흐를 수 있다. 전선의 절연부분이 오래되어 부식 되거나 결함이 있으면 이 틈을 통해 전류가 빠져나가 공기 중으로 흐르기도 한다. 비가 내리는 날 고압 송전선에 가끔 왕관모양의 푸른빛을 띄는 것을 볼 수 있는데 이러한 현상을 코로나 현상이라 부른다. 즉, 공기를 통해 전류가 흐르면서 나타나는 현상이다. 또 커다란 소리와 함께 빛을 발하는 번개 역시 공기 중으로 전류가 흐르고 있는 현상이다.

젖은 손으로 전선을 만지거나 전선에 물이 묻어 있을 경우, 감전되기 쉽다. 그래서 물은 전기가 잘 통한다고 생각하기 쉽지만 사실 순수한 물은 전기가 통하지 않는 절연체에 가깝다. 물이 전류를 잘 통하는 것은 물에 녹아있는 불순물 때문이다. 불순물이 들어 있는 물에 전기를 흘리면 이 불순물들이 전해질(電解質) 역할을 하여 전기를 흐르도록 도와준다. 현대인의 생활에서 전기는 없어서는 안될 매우 편리한 것이지만 항상 위험이 뒤따르고 있다. 그러므로 사용시 세심한 주의를 기울여야 할 것이다.

/한병성(전북대 교수)

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