개구리 근육에서 전지원리 탄생
개구리 근육에서 전지원리 탄생
  • 제주신보
  • 승인 2019.07.31
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변종철 제주대학교 명예교수·전 제주대학교 자연과학대학 학장

전지(cell)는 현대사회의 전반에 걸쳐 존재한다. 이것은 전류를 공급해 자동차의 시동을 걸고, 다양한 분야 디지털시계, 카메라, 전자계산기, 랩톱컴퓨터, 라디오, 휴대전화기, 심장박동기 등 의 제품을 작동시킨다.

전극은 전자를 수용하거나 방출하는 전자전도성의 물질이다. 환언하면 전극은 전자 수용체 또는 공급체이다. 두 개의 전극을 전해질 용액에 담근 후 도선으로 연결하면 전지로서 전기화학반응이 원활하게 진행되어 인간 삶의 등불로서 작동한다.

하이브리드 자동차와 전기자동차는 가솔린 엔진을 보완하거나 이것을 대신해서 전지가 전기 모터를 작동시킨다. 이처럼 수많은 기기를 가동시키는 전지는 화학에너지와 전기에너지가 상호변환하는 전기화학 전지이다.

현대과학과 기술에 상당히 중요한 이 전지는 상업적으로 의미가 있는 화학약품 및 재료 생산에도 이용된다. 종이, 섬유, 비누, 세제 생산에 사용되는 수산화나트륨은 소금물에 전류를 통과시켜 얻을 수 있다. PVC같은 플라스틱 제조에 필요한 염소기체도 동일한 방법으로 얻을 수 있다. 금속 알루미늄과 전선에 쓰이는 구리도 전기화학적 공정으로 생산된다.

우리의 삶 현장에서 갑자기 전기를 이용할 수 없으면 어떻게 될까? 천둥번개벼락은 공중 전기의 장난이라고 하면 어떤 생각이 뇌리를 스쳐갈까? 갈바니 (Luigi Galvani)가 고뇌에 찬 발명가로서 번민과 고통을 맛보면서 전지의 원리를 찾아가는 과정은 경이롭다.

그는 해부한 개구리 다리를 걸어놓고 철사로 그 다리와 지면을 연결시켰다. 번갯불이 번쩍할 때마다 개구리의 근육이 경련을 일으켰다. 이 실험에 성공한 그는 천둥이 치지 않는 날에도 공중에 있는 전기의 힘으로 개구리 근육이 경련을 일으킬지 궁금했다. 이 무렵 몇 년 동안은 개구리의 수난기였다. 그런데 인디펜던트는 한 기사에서 인류는 개구리에 감사해야 한다는 다소 엉뚱한 말을 늘어놓았다

독일의 한 연구가는 기묘한 실험 결과를 발표했다. ‘아연판과 구리판을 혀끝에 끼고 이 금속들을 붙이면 그 맛이 새콤하다는 것이다. 이 실험에서 혀에 접촉시키는 금속의 종류는 달라야 된다. 갈바니가 실험에 성공한 것도 서로 상이한 금속으로 개구리의 근육에 접촉시킴으로써 경련이 일어난 것이다. 과학적 관찰과 발전상에 전율이 일어날 것 같다..

갈바니와 볼타(Alessandro Volta)의 활약은 전기에너지를 실용화하는데 가장 크게 기여했을 것이다. 이처럼 과학적 혁명이 꿈틀거리던 때에 이들의 조국 이탈리아에는 검은 그림자가 드리워지고 있었다. 그리고, 이들 두 사람은 가장 대조적인 일생을 살았던 것으로 기억되고 있을 것이다.

나폴레옹 군대가 이탈리아로 침공했을 때 볼로냐대학 교수였던 갈바니는 프랑스 정부에 충성 맹세를 하지 않아 교수직에서 해임되었다. 그래서, 그는 그의 형제들 집으로 피난을 가게 되었으며, 생활도 궁핍한 상태에서 1798121461세를 마지막으로 세상을 떠났다.

1800320, 볼타는 피난지인 코모에서 영국왕립학회 회장에게 이제까지의 실험적인 연구 결과물을 보냈다. 볼타의 편지가 626일에 왕립학회에서 읽혀진 후 이 전기의 실험은 새로운 과학 연구의 지평을 열게 되었다.

프랑스의 나폴레옹은 볼타를 파비아대학으로 돌아가게 하고, 많은 프랑스 과학자들 앞에서 전지실험을 하도록 파리로 초청했다. 파리의 과학아카데미 모임에 당시 수상이었던 나폴레옹도 참석하여 볼타의 실험을 견학하고, 그에게 특별히 메달과 상금 등 푸짐한 보따리를 제공했다. 그는 나폴레옹 제국이 붕괴된 뒤 182736일에 82세로 속세를 떠났다.