정전기는 왜 생길까, 유독 겨울철에 심한 이유와 정전기가 잘 통하는 사람

정전기는 무엇이고, 왜 일어날까

겨울철에 다른 사람과 손끝만 스쳐도 '찌릿'하고 전기가 통한 경험, 다들 한 번쯤 겪어봤을 것입니다. 모자를 썼다가 벗을 때, 목도리에 머리카락이 스칠 때, 머리카락이 부스스 해지며 일어나는 경우도 있습니다. 이 모든 것이 정전기로 인해 발생하는 현상입니다. 그렇다면, 특별한 일을 하지 않아도 다른 사람과 전기가 통하며 특히 겨울철에 잘 발생하는 정전기는 무엇일까요? 

정전기의 정의는 '물체 위에 정지하고 있는 전기'입니다. 정전기(靜電氣, Static electricity)라는 이름에서 살펴볼 수 있듯이 '정지해 있는 전기'라는 의미이죠. 전기가 정지해 있다는 것은 어떤 의미이며, 정지해 있는데 왜 '찌릿'하게 전기를 느낄 수 있는 것일까요? 이를 알기 위해서는 전기를 띠는 입자인 '전하(電荷, electric charge)'와 '마찰'의 간단한 개념을 이해해야 합니다.

정전기는 '마찰' 때문이다

모든 물체를 구성하는 원자

우리가 아는 모든 물체는 그 내부에 원자로 이루어져 있습니다. 사람, 동물, 식물, 기차, 음료수 등 눈에 보이는 모든 물체들은 여러 원자가 합쳐져 분자가 되고, 그러한 분자들로 구성이 되어 있죠. 이때, 가장 작은 단위인 원자는 크게 원자핵과 전자로 구성되어 있습니다. 이를 간단히 설명하자면, 원자핵은 원자의 중심에서 양의 전하를 가지고 있고, 그 주위를 맴도는 여러 전자는 음의 전하를 띱니다. 평상시라면 이 원자핵이 가진 양의 전하와 전자들이 가진 음의 전하의 양이 같아, 원자 하나가 가진 총 전하는 0이 되게 됩니다. 예를 들어, 원자핵이 +3의 전하를 가지고 있다 하면, 그 주위를 맴도는 전자는 총 3개로 -3의 전하를 가지고 있습니다. 따라서, 한 원자에서의 총전하량은 '+3-3=0'이 되는 것입니다.

하지만, 우리는 일상을 살아가다 보면 여러 옷, 가전제품, 타인 등과의 접촉을 필연적으로 하게 됩니다. 이 과정에서 '마찰'이 발생하죠. 마찰을 쉽게 설명하자면, 한 물질과 다른 물질이 스친다는 의미입니다. 이렇게 마찰이 발생하면 한 물체에 머물러 있던 음의 전하를 가지는 '전자'들이 쉽게 이동하게 됩니다. 이러한 과정을 계속 거치다 보면 우리의 몸에는 꽤 많은 양의 전자들이 축적되게 되죠. 그러다가 특정 한도를 넘어 전기가 쌓이게 되면, 우리 몸에 쌓여있던 전기가 순식간에 불꽃을 튀기며 이동하게 되는데 이 현상이 정전기입니다. 우리 몸의 멈춰있던 전하들이 무엇인가와 접촉하며 지속적으로 이동하게 되고, 이 과정에서 우리 몸에 전기가 발생하는 것이 정전기인 것입니다.

정전기가 잘 생기는 사람

정전기는 우리 몸의 전하가 다른 물체와의 마찰로 인해 이동하며 발생하는 전기임을 알게 되었습니다. 그렇다면 똑같은 사람이라면 똑같이 정전기가 발생해야 할 것 같은데, 유독 특정 사람만 정전기가 잘 발생하는 경우는 어떻게 설명할 수 있을까요? 정전기가 잘 발생하는 사람의 특징을 알아봅시다.

- 신발을 신고 있을 때

신발을 신고 있을 경우 정전기가 잘 발생합니다. 이는 '접지'의 개념으로 설명할 수 있습니다. 번개가 칠 때 피뢰침을 통해 전기를 땅으로 흘려보내면 안전한 것처럼, 전기가 흐를 때에는 땅과 접촉하여 전하들을 흘려보내면 안전합니다. 하지만, 야외에서 신발을 신고 있을 경우, 대부분의 신발은 전기가 잘 통하지 않는 재질이기 때문에 전하들을 땅으로 흘려보내지 못하고 몸에 그대로 축적하도록 만듭니다. 따라서 우리 몸에 그대로 전기가 쌓이게 되고 특정 한계를 넘으면 정전기가 발생하게 됩니다.

- 피부가 건조한 사람

정전기는 음의 전하를 가진 '전자'라는 입자들이 이동하며 만들어내는 전기입니다. 수분은 전하를 가진 입자들을 중성의 상태 즉, 양과 음 그 어디에도 속하지 않는 중성적인 상태로 만듭니다. 따라서, 다른 물체와의 접촉으로 전자가 이동한다 하더라도 피부 속의 수분이 이를 중성인 상태로 만들어주는 것입니다. 하지만, 피부가 건조하다면 당연히 정전기에 취약할 수밖에 없습니다.

- 피부가 예민한 사람

똑같이 정전기가 발생한다 하더라도 유독 정전기를 잘 느끼는 사람이 있습니다. 우리가 모르는 순간들에도 정전기는 발생하고 있지만, 찌릿함을 느끼기 때문에 정전기가 발생했다는 것을 알게 되는 것이죠. 정전기를 잘 느끼는 사람은 보통 젊은 사람들보다는 나이가 있으신 분들, 남성보다는 여성이 잘 느낍니다. 보통의 남성들은 4,000V이상이 되어야 느끼지만, 여성들은 2,500V 정도만 되어도 정전기를 느끼게 되죠.