자연의 수수께끼에서 

미래를 움직이는 거대한 에너지가 되기까지

세상을 움직인 두 가지 힘

호박을 털가죽으로 문지르면 왜 종잇조각이 달라붙을까?

철새는 어떻게 길을 잃지 않을까?

전기와 자기는 같을까, 다를까?

오로라가 생기는 이유는 뭘까?

보이지 않는 힘, 전기와 자기가 이룩한 현대 문명

우리가 매일 아침 눈을 떠서 스마트폰을 확인하고, 불을 켜는 등 가전제품을 사용하는 모든 순간은 사실 전기와 자기로 인해 일어나는 현상이에요. 손가락 하나로 전 세계의 소식을 실시간으로 나누는 정보 통신 시대부터, 미래를 뒤바꿀 인공지능과 로봇 공학에 이르기까지 현대 첨단 문명의 뿌리에는 모두 전자기학이 자리 잡고 있어요. 인류의 역사에서 전기와 자기는 단순히 편리한 도구를 넘어, 세상을 움직이고 에너지를 만들어 내는 가장 강력한 원동력이지요. 눈에 보이지는 않지만, 끊임없이 작동하며 우리 삶의 모든 기술적 기반을 다진 전기와 자기는 현대 인류 문명을 지탱하는 거대한 주춧돌과도 같아요.

나일강의 수수께끼부터 양자 역학까지, 전자기학의 역사

전기와 자기의 이야기는 아주 먼 옛날, 나일강에서 강력한 생체 전기를 뿜어내던 전기메기와 문지르면 먼지를 끌어당기던 노란 보석 ‘호박’에서 시작해요. 옛사람들에게는 그저 두렵고 신기한 자연의 수수께끼였던 전기와 자기를 파헤치기 위해 많은 과학자가 평생을 바치며 연구했어요. 지구가 거대한 자석임을 밝힌 윌리엄 길버트, 번개의 비밀을 푼 벤저민 프랭클린, 흐르는 전기를 인류의 손에 가져온 알레산드로 볼타를 거쳐, 마침내 과학자들은 전기와 자기가 서로 다른 힘이 아니라 동전의 양면처럼 하나로 연결되어 있다는 놀라운 물리적 사실을 발견해 냈어요. 전기가 흐르는 곳에 자석의 힘이 생기고, 자석이 움직이면 전기가 만들어진다는 전자기 유도 법칙은 현대 발전기와 전동기의 발명으로 이어졌고, 나아가 제임스 맥스웰과 하인리히 헤르츠를 통해 무선 통신 시대를 열었지요. 

교과서를 넘어 세상의 모든 ‘왜’를 해결하는 과학적 나침반

《궁금했어, 전기와 자기》는 전기와 자기에 대한 과학 지식은 물론, 과학이 단순히 시험을 치르기 위해 무조건 외워야 하는 딱딱한 지식만은 아니라는 사실을 일깨워 줘요. 또한 눈에 보이지 않는 전하와 자기장의 정체를 증명하기 위해 수천 번의 실험과 실패를 거듭하면서도 ‘왜?’와 ‘어떻게?’라는 질문을 포기하지 않았던 위대한 과학자들의 이야기를 통해, 가설을 세우고 검증하는 과학적 사고방식을 자연스럽게 배울 수 있지요. 무심코 지나쳤던 주변의 사물과 현상을 새로운 시선으로 관찰하게 만드는, 그래서 일상의 모든 순간이 하나의 작은 과학 실험이 될 수 있음을 깨닫게 해 주는 책입니다.

대학에서 천문학을 전공하고 과학 저술가로 활동하고 있습니다. <사이언스> <Newton> <과학소년> <별과 우주> 등의 과학 전문 잡지사에서 기자와 편집장으로 일했습니다. 지은 책으로는 《해리포터 사이언스》(공저) 《과학 오디세이》 《호킹의 블랙홀》 《속담 속에 숨은 과학》 《지구를 숨 쉬게 하는 바람》 《태양계 여행안내서》 《딱 한마디 과학사》 등이 있습니다. 

언제나 두 아이와 함께 즐겁고 신나게 이야기를 나누듯 그림을 그리고 있습니다. 경희대학교에서 디자인을 전공한 후 아이들이 좋아서 문구 디자인 회사에 다녔고, 지금은 그림책을 만들고 어린이 책에 그림을 그리고 있습니다. 쓰고 그린 책으로 《완벽한 타이밍》 《쳇! 두더지한테 아무도 관심 없어》 《숟가락이면 충분해》 등이 있고, 《궁금했어, 곤충》 《생각의 탄생 2: 시간과 시계》 등 여러 책에 그림을 그렸습니다. 

요즘 사람들은 전기가 무엇인지 잘 알아요. 또 전기를 이용해 많은 일을 하지요. 하지만 옛 이집트 사람들은 전기메기의 충격이 전기라는 사실을 몰랐어요. 그때는 전기라는 말조차 없었지요. 옛 이집트 사람들에게는 전기메기의 충격이 설명할 수 없는 놀라운 자연 현상의 하나일 뿐이었어요. _ 본문 10쪽에서 

자석을 이용해서 보통의 쇠붙이도 자석으로 만들 수 있어요. 자석으로 쇠붙이를 한 방향으로 여러 번 문지르는 거예요. 옛 중국의 송나라(960년~1279년) 사람들은 이 기술을 이용해 훨씬 더 효율적인 지남철을 만들었어요. 먼저 쇠붙이를 갈아 쇠바늘을 만든 다음 쇠바늘을 자철석으로 문질러 자석 바늘을 만들었지요. 자석 바늘을 나뭇잎에 올려놓고 물에 띄우면 자석 바늘은 빙그르르 돌다 남북 방향으로 늘어선 채 멈췄어요. _ 본문 21쪽에서 

물질 사이에 일어나는 화학 변화를 ‘화학 반응’이라고 해요. 구리판과 아연판은 소금물과 만나 화학 반응을 일으키는데 그 결과 구리판과 아연판은 각각 (+)극과 (-)극이 된답니다. 화학 반응을 이용해 전류를 만드는 장치를 ‘전지’라고 해요. 1800년에 볼타가 만든 전지를 흔히 ‘볼타 전지’라고 해요. 요즘의 전지도 재료만 다를 뿐 원리는 볼타 전지와 같아요. 전압을 나타내는 단위 V(볼트)는 전지를 처음 발명한 볼타의 이름에서 유래했어요. 텔레비전이나 선풍기 리모컨에 쓰는 전지의 전압은 1.5V이고, 가정용 전기의 전압은 220V예요. _ 본문 57쪽에서 

자기력선이 변한다는 것은 자기장이 변한다는 뜻이에요. 패러데이가 발견한 것은 결국 변하는 자기장 안의 도선에 전류가 흐르는 현상이에요. 패러데이가 발견한 이 현상을 ‘전자기 유도’라고 해요. _ 본문 69쪽에서 

전하 주변에는 전기장이 펼쳐 있어요. 전하가 멈춰 있으면 전기장도 변하지 않지요. 마치 고요한 수면 같아요. 전하가 가속 운동을 하면 사정이 달라져요. 가속 운동이란 속도나 방향이 바뀌는 움직임이에요. 전 선에서 흐르는 전류의 방향이 앞뒤로 계속 바뀌는 것도 가속 운동이에요. 전류의 방향이 바뀐다는 것은 전하의 방향이 바뀐다는 뜻이니까요. _ 본문 80쪽에서 

러더퍼드의 원자 모형에 따르면 원자는 한 덩어리가 아니에요. 원자의 중심에는 양전하를 띤 원자핵이 있고 전자는 원자핵 둘레를 돌고 있어요. 나중에 러더퍼드는 원자핵이 양전하를 띤 새로운 입자로 이루어져 있다는 사실을 밝혔어요. 그 새로운 입자가 바로 ‘양성자’예요. _ 본문 103쪽에서 

원자는 원자핵과 그 둘레를 도는 전자로 이루어져 있어요. 음전하를 띤 전자가 원자핵 둘레를 회전한다는 건 원자핵 둘레를 따라 전류가 흐른다는 뜻이에요. 코일에 전류가 흐르면 자기장이 생기듯이 전자가 원자핵 둘레를 회전할 때도 자기장이 생기지요. 그 결과 원자 하나하나는 작은 자석이 된답니다. _ 본문 111쪽에서 

양자 역학에 따르면 빛은 파동이지만 입자이기도 해요. 전자는 입자이지만 파동이기도 하지요. 양자 역학에서는 광자(빛의 입자)나 전자 같은 물질의 가장 작은 단위를 ‘양자’라고 부르는데 양자는 이전의 물리학으로 설명할 수 없는 신비로운 성질을 가지고 있어요. 양자 시대는 양자의 특성을 활용해 정보를 처리하고 통신하는 시대예요. _ 본문 127쪽에서