철과 구리 그리고 물분자의 전류의 흐름

한국 과학은 구리선에 흐르는 전류의 흐름을 전자의 흐름이라 단정짓고 있습니다. 이 표현을 만든곳이 서울대 공대와 한글학회의 1910년대부터입니다. 구리선에 전기가 흐르고 전자의 흐름이 생긴다면 구리원소의 전자가 전이금속으로 전자를 쉽게 이웃 구리 원소의 전자와 바꿀수는 있습니다. 그러나 이것이 항상 있는 현상이 아닙니다. 원자론에서 전자의 생성및 이탈은 동위원소의 변화나..전자가 완전이 없어지면 구리금속에서 니켈 금속으로 변화되는 것입니다. 전자를 얻을 경우 아연으로 변화되겠습니다. 만약 이런 전자의 이동이 수시로 일어나게 된다면 우리는 니켈이나 아연의 금속에 대하여 부존자원으로 열심히 취득할 필요가 없습니다. 전류를 흐르게하여 구리 전자를 옮기면 되기 때문입니다. 이것이 현실적으로 가능할 까요?원자의 전자가 이처럼 전류에 의해 금속이 다른 금속으로 변환되었다면 수없이 깔리 구리선은 니켈선이나 아연선으로 바뀌어져 있을 것입니다. 그리고..전류에서의 전자의 흐름이라는 것과 구리선에서의 전자의 이동이 전혀다른 과학현상이라는 것입니다. 유럽의 초등학교 이론에서는 아예 이 부분에 대한 구리전자의 이동 이론 자체가 성립이 되지 않습니다. 그럼에도 우리나라의 최고학부인 서울대 공대와 포항공대등에서는 이 표현을 자연스럽게 표현하고 있고, 포항공대의 학부생의 경우 철에 물분자와 산소 자체가 들어갈 수없다고 단언하는 어처구니 없는 답변을 하는 것을 보았습니다. 철의 원자 반지름이 140pm이므로 0.014nm이고 구리의 원자 반지름이 128pm이므로 0.019nm크기이므로 물분자 크기인 0.019크기와 갖거나...작습니다.  이 이론으로 답변을 그리 한 것일 것입니다. 그러나 이것은 물분자의 영도에서 고체가 되는 것과 철의 1500도에서 녹는점과 구리의 1100도를 계산하지 않은 것의 오류입니다. 그리고 철과 구리가 체심입방과 면심입방의 사각형 주사위 결합과 삼각형 사다리꼴 결합 특성등을 종합적으로 판단하지 않은 오류에 속하죠...적어도 공과대학의 학부생 정도이면 이처럼 기초적인 용어들을 사용하여 무엇이 잘못된 표현인지 정도는 구별해 내어야 함에도 배우지 않았다는 서울대 공대와 포항공대 학부생들과의 토론에서 할말을 잃은 것이 2016년 11월 경이었습니다.  전기 현상의 물분자는 기본 상식의 과학으로는 철과 구리선 내부에 들어가서 이동하는 것은 열역학이론에서 일부의 열전도 이론의 극극히 작은 부분에서 일어나는 특이한 현상입니다. 이 특이한 현상을 오늘날 대중화하기 위해 전인류가 전류의 흐름을 만들기 위해 노력해서 얻은 것이 현재의 전기 전류의 역사입니다. 원래는 철이나 구리 금속에 물분자가 수소결합을 연결한채로 이동을 할수가 없습니다. 약간의 맴돌이 전류인 수소결합 단위 2개에서 수십개까지 우연히 연결을 하는 것이 맴돌이 전류이고, 일반 물 끓일때 일어나는 일부의 현상일 뿐입니다. 압력밥솥이나 주전자에 물을 넣고 끓일때 20v의 맴돌이 전류가 검출되고 그것으로 끝인 이유가 여기에 있습니다. 수십개의 물분자 수소결합이 연결된 상태에서 그 중간에 탄소 원자 하나가 자리하면 그 맴돌이 전류 수십개는 더이상 이동하지 못하고 멈춰 버립니다. 그리고 중간의 탄소는 철과 체심입방의 결합을 만들어 버립니다. 이 체심입방의 탄소의 결합이 중간에 만들어지면 물분자의 나머지 수십개의 수소결합은 더이상 이동을 할수가 없습니다. 이 현상은 연소열을 물을 끓이는 온도 100도에서의 대기압 조건에서 항상일어나는 현상입니다.  구리전선의 구리 정재률이 전선으로 이용되려면 99.999%이상의 순도를 가져야 합니다. 초창기의 1900년대에는 이정도의 순도를 가지지 못해서 누전및 단락에 의해 전기가 화재의 이유가 되었습니다. 지금도 대부분의 전기 화재의 이유는 중간에...이물질에 해당하는 산소원자가 구리선의 내부에서 전류의 속도보다 빠른 상태에서 구리와 이온결합을 한 곳에서 일어나게 됩니다. 순도가 99.999%아도...이것은 1km에서 하나정도가 산소가 친화성을 가진 입자가 구리선의 내부에 존재하게 된다면 구리선 내부의 알기 쉽게 al분자 하나가 존재하면 쉽게 산소와 결합이 이뤄지게되고...Alo2가 구리선 내부에 존재하게 되면 이곳에서는 항상...전류의 흐름이 늦춰지게 됩니다. 즉..과열현상이 일어나서..결국은 이곳에서 화재의 이유가 되는 것입니다. 이처럼 물분자가 철이나 구리 금속 내부에서 수소결합을 연결한채 이동하는 것이 과학이론으로는 말도 안되는 이론인 것입니다. 그럼에도 전류를 지금 현재에도 에너지의 대략적인 50%정도를 담당하고 있습니다. 안되는 것을 되게하여 편하게 이용하는 것입니다. 구리선이 이상없이 작동되면 그것이 구리선으로 검증의 절차를 거치는 것이 됩니다.  철이나 구리원자의 크기가 작은 원형의 공간을 가지고 사각형 구조와 삼각형 사다리꼴 구조를 가지는 금속결합을 합니다. 철의 경우 4개의 철의 원소가 결합하여야 사각형 주사위 체심입방및 면심입방의 구조를 가집니다. 탄소가 결합되면 체임입방이 되고, 산소가 결합되면 면심입방이 됩니다. 철의 금속성분으로 구별해 본다면 탄소의 체심입방이 철의 1cm두께라면 철의 표면에서 철의 사각형에 3~4개의 사각형 구조에 체심입방을 만들수가 있고...이것은 2%내외의 함량을 가집니다. 즉..철의 표면에서만 탄소에 의한 체심입방이 만들어진다는 것을 의미하는 것입니다.산소의 경우는 철보다 내부적으로 침투를 할수가 없으므로..철의 표면에서 면심입방을 경우 만들수가 있습니다. 그래서 산소의 철과의 면심입방의 결합 비율자첵 없는 것입니다. 철의 표면에서 산소와 면심입방을 만들어서..이것을 따로 분리하여 feo3의 자석의 재료로 이용을 합니다. 즉...일반 자석의 경우 철에 산소를 대량으로 불어넣어 자석으로 한번에 만들수가 없는 것입니다. 이 성질 대문에...칼을 만들때...산소가 면심입방을 이뤄주면 늘어남이 좋고...단단히 지는 효과가 있으므로..망치로 두들려서...늘렸다가 이를 절반을 접어서 다시 늘리는 과정을 많이 하면 할수록 강한 칼을 만들었던 이유가 여기에 있습니다. 산소와의 면심입방을 철의 내부에 밀어 넣기 위한 아주 단순한 방법이었던 것입니다.  현대에 와서는 이렇게 표면에 산소를 넣어 면심입방을 만들고...이 표면을 레이져로 2~3nm크기의 홈을 파고..그 표면을 규소로 막아서 인위적인 내부 공간인 2~3nm크기의 갖게하는 규소강판을 이렇게 만들어 사용하고 이것의 이름이 전자석이라는 이름으로 불리워지는 것입니다.즉..규소강판은 두가지 기초 기술이 들어가야 하는 것입니다. 산소가 표층 아래인 안쪽에 면심입방을 구성하고..마지막 표면에 2~3nm의 홈을 식각하고...그 표면이 막히지 않게 규소코팅으로 마무리를 하여야 규소강판이 제조되는 것입니다.그래서 철의 경우 사각형 얇은 판 형태로 적층하여 사용하고..이것을 원형으로 가공하여 모터의 회전자로 사용합니다.  이에 비해 구리선의 경우...삼각형 사다리꼴의 구리 원자 3개가 꼭지점을 이룬상태의 원형으로 주조하면 일단 내부에는 2~3nm의 내부 통로가 빈 구리선을 만들기는 쉽습니다. 즉...순도만 조절하면 99.999999~등만 사용하면 구리의 불순물이 없는 상태가 좋은 구리선이 되고...문제는 원형의 표면을 규소로 막기가 쉽지 않다는 것입니다. 구리선은 얇게도 만들어사용하므로 규소코팅을하고..구리선 표면을 막아서 구리선 내부의 면심입방의 공간을 이용하기만 하면 되는데...이것에서...구리선의 규소코팅이 구리선을 원형으로 만들게 되면 깨지는 현상을 막을수가 없는 것입니다. 그래서 1910년대에는 함량이 좋은 규소원석인 운모...를 사용하였습니다. 지금처럼 규소의 순도를 조절할 수가 없었기에 천연 운모가 구리선의 유도코일에 표면을 막아줄 재료가 이것 하나 였습니다. 그런데 그 운모가 조선에서 대량으로 발견되었고...남아프리카 운모광산이 발견되기 이전에는 조선의 운모가 전자석의 규소코팅에 전량으로 사용되었습니다. 즉...1900~1930년대까지의 조선의 운모(규소가 주성분)가 금보다 더 고귀한 존재였던 것입니다. 이 사실을 숨기기 위해 일본 강점기 시절에 1920년대부터 금 채취를 조선 식민지 주민들에게 선심을 쓰는 척 개발을 맞겨 놓은 것입니다. 실제적으로 금보다 귀한 운모를 세계에서 유일하게 조선의 운모르 거의 독점하다 시피 한 것입니다. 1910년대를 전후하여 전기발전기 관련 산업이 유럽에서 미국을 중심으로 일본에서 독점적인 교류전기를 만들어낸 이유가 여기에 있습니다.모터나 발전기의 구리선을 유심히 보시면..규소코팅이 된 사실을 구별하는 전문가 그룹이 아직도 한국에는 몇 없습니다. 절연체라고도 하고...운모코팅이 되어야 모터및 발전기에서 전자석에서 유도된 물분자가 수소결합이 연결됩니다. 구리의 반자성으로 물분자를 구리선 내부의 면심입방에서 전류의 흐름을 만들수는 있습니다. 그러나 구리선이 적층이 된 상태이므로...서로 저항으로 간섭하게되면 과열의 이유가 됩니다. 즉...유도코일은 전기입자를 제한적으로 받아들이고...나오지 못하게 막아주는 것을 동시에 달성해야 합니다. 지금은 운모가 규소라는 것이 밝혀져서..순도높은 규소를 유도구리선에 코팅을 보편적으로 하는 수준이지만 적어도 193~40년때까지는 운모가 그 역할을 담당하였습니다. 이후에 독일의 하버법에 의해 고순도 규소 재련법을 발견하여...유럽전쟁이후...유럽이 미국. 일본과 직접적인 경쟁을 다시 시작한 것입니다. 이처럼 조선의 운모는 1900~1930년대에 전기에서 교류모터및 발전기로 에너지역사에서 세계의 흐름을 바꾼 아픈 전설을 가지고 있습니다.  철에서 fe4o는 물분자 전류의 속도를 인위적으로 조절을 하여 전류의 주파수를 생성합니다. 이 원리는 공기중으로 전파를 만들어내는 기초 원리가 됩니다. 그리고 구리선에서의 규소코팅이 되는 부분은 유도코일 부분이입니다. 즉...전류를 내보내거나...전류를 모을때...운모코팅이 된 구리선이 필수로 자리해야 합니다. 나머지의 구리선은 탄소중합체로 막는 것입니다. 일반전선의 파란색...흰색..빨강..검정등이 탄소 중합체입니다.  구리선에서 규소코팅과 탄소중합체의 구별만해도 발전기 원리의 절반을 이해하는 것입니다.