참새가 고압 전깃줄에 앉아도 감전되지 않는 이유
도심을 걷다 전봇대 위를 쳐다보면, 수만 볼트의 전기가 흐르는 고압 전깃줄 위에 참새나 비둘기들이 평화롭게 나란히 앉아 쉬고 있는 모습을 흔히 볼 수 있습니다. 사람이 그 전깃줄을 맨손으로 만졌다면 뼈도 추리지 못할 만큼 끔찍한 감전 사고를 당하게 되는데요. 연약한 참새들은 어떻게 털끝 하나 타지 않고 멀쩡할 수 있는 것일까요?
혹시 새들의 발바닥에 특별한 절연체라도 깔려 있는 것일까요? 새들의 발은 평범한 피부일 뿐이며 진짜 비밀은 자연의 진화가 아닌 물리학의 법칙 속에 숨어 있습니다. 오늘은 참새가 고압 전깃줄에서 둥둥 떠다니듯 안전하게 앉아 있을 수 있는 이유를 전기 회로의 핵심 원리인 전위차와 병렬회로의 저항을 통해 설명해드리겠습니다.
감전의 의미
참새의 생존 비결을 알기 전 우리는 감전이 정확히 무엇인지 알아야 합니다. 많은 사람들이 전기에 닿기만 하면 감전된다고 생각합니다. 그러나 물리학적으로 감전이란 단순히 전기가 흐르는 물체를 만지는 것이 아니라 "강력한 전기 에너지가 내 몸을 통과할 때 발생하는 충격을 말합니다.
즉, 전기가 내 몸으로 들어오는 문과 나가는 문이 동시에 존재해서 전기가 흐를 수 있는 길이 만들어져야만 감전이 일어납니다. 참새가 전깃줄에 앉아 있을 때는 이 전기가 흐르는 길이 만들어지지 않기 때문에 감전되지 않는 것입니다.
전위차가 없는 두 발
전기가 몸을 통과해 흐르려면 반드시 전위차라는 것이 필요합니다. 전위차를 설명하기 위해서 전기를 물에 비유해 알려드리겠습니다.
폭포수와 평평한 호수
물은 반드시 '높은 곳'에서 '낮은 곳'으로 흐릅니다. 높이의 차이가 클수록 물은 더 빠르고 강력하게 쏟아져 내립니다. 반대로 높이 차이가 0인 평평한 호수에서는 물이 어느 한쪽으로 쏟아지지 않고 고여 있습니다.
전기도 같은 원리입니다. 전기가 흐르려면 전압이 높은 곳과 낮은 곳의 차이로 이동됩니다. 그런데 참새의 경우에는 두 발 모두가 하나의 전깃줄위에 있어서 전위차가 존재 하지 않습니다. 이런한 이유로 참새의 두 발 사이에 전기가 지나가더라도 전위차가 없어서 감전이 되지 않습니다. 아무리 전압이 높아 볼트가 높아도 오른쪽에서 왼쪽으로 흐르는 전기 사이에서 아무런 영향을 받지 않는 것입니다. 마치 폭포수가 흐르는 공간에서 잔잔한 호수처럼 전기가 전혀 들어오지 못해 영향이 없는 것입니다.
저항과 병렬회로
참새가 전깃중 위에서 감전이 되지 않는 두번째 이유는 전기의 특별한 성질때문입니다. 전기줄위에 하나의 참새 몸은 두 갈래로 나뉘는 병렬회로 구성으로 바뀌게 됩니다. 전기는 두가지 길을 지나갈 때 저항이 적은 쪽으로 가게 되는데요. 사람들 역시 편한길로 가는 것처럼 저항이 적어 편리한 길로만 가는 성질이 있습니다.
달리기 좋은 고속도로와 진흙탕의 오프로드
여러분이 자동차를 타고 움직이는 전기라고 생각해보세요. 전기가 흐르는 전깃줄은 저항이 0에 가까운 고속도로이고, 참새의 발은 저항이 높은 오프로드에 가깝습니다. 그래서 빠른 속도로 움직이는 전기들은 참새를 통과하기 보다는 전기줄을 타고 고속도로를 달리는 것처럼 빠르게 이동하는 것입니다. 결국에는 저항이 있는 참새는 전기에 감전되지 않고 안전하게 다시 날아갈 수 있게 됩니다.
새들이 전깃줄에서 무조건 안전할까요?
그렇다면 참새 말고 다른 새들은 전깃줄에서 안전하게 있을 수 있는지 궁금해지는데요. 참새와는 달리 다른 큰 새들은 전봇대 근처에 가서 감전하는 경우가 종종 발생합니다. 이러한 이유는 무엇일까요? 단지 크기가 커서 그런것은 아닐텐데요.
- 두개의 전깃줄을 동시에 만지게 되는 경우: 전봇대에는 여러가닥의 전깃줄이 있습니다. 하나의 줄은 상관이 없지만 다른 전깃줄은 각각의 전압이 다릅니다. 그래서 두개 이상의 선에 닿게 되면 앞서 말한 전위차가 발생하여 전기를 새의 몸을 관통하여 감전이 됩니다.
- 전깃줄과 접지된 기둥을 동시에 만지게 되는 경우: 참새는 일반적으로 전깃줄만 잡고 있습니다. 그런데 전깃줄과 기둥을 동시에 잡고 있는다면 전압의 차이가 당연히 발생하게 됩니다. 접지가 되는 기둥은 0이고 전기에는 전압이 있으니 전위차가 발생하고 감전이 발생하게 되어버리는 것입니다.
고압 전깃줄에서 감전이 되지 않는 참새의 물리학적 원리를 요약해 드리겠습니다.
- 참새의 두 발은 같은 전깃줄에 있어서 두 발 사이의 전압 차이인 전위차가 0이므로 전기가 흐르지 않습니다.
- 구리선과 참새의 몸은 병렬회로를 이루고 있는데 전기는 저항이 낮은 곳으로 흐르는 경향이 있어서 참새보다는 전깃줄을 향해 그대로 지나갑니다.
- 덩치가 큰 새는 하나의 전깃줄만 잡는 것이 아니라 두개의 전깃줄을 건드릴 수 있어 전위차가 발생합니다. 이로인해서 감전이 되어버립니다.
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