[박종진의 과학 이야기] 전자기파

박종진

오늘날은 전기의 시대다. 에너지원으로서의 전기가 없으면 세상이 멈춘다. 인류 최초로 전기와 자기 현상에 관심을 가진 사람은 그리스의 탈레스다. 철학의 아버지라고 불리는 탈레스는 기원전 6세기경 사람으로 만물의 근원이 물이라고 했다. 그 당시 일식을 예측하거나, 이집트 피라미드의 높이를 구하는 등 천문학과 기하학에 능통했다.
 
전기 이야기를 할 때 가장 먼저 등장하는 사람이 바로 마이클 패러데이다. 지금부터 200년 전까지 우리는 전기와 자기가 서로 아무런 연관이 없다고 생각했다. 그런데 그 둘 사이에 무엇인가 연결고리가 있는 것 같다는 말을 전해 들은 패러데이는 그의 특기인 실험을 통해서 자기가 전기로 변한다는 사실을 알게 되었다. 결국, 전자기 유도 현상을 밝혀냈고 이것이 나중에 발전기의 원리가 되었다.
 
한 세대 후 등장한 제임스 클러크 멕스웰은 전기와 자기 현상을 함께 다룬 전자기학을 완성하였고, 전자기파가 빛과 같은 속도로 이동한다는 사실을 알고 빛이 바로 전자기파란 것을 예측했다. 그는 전자기 이론을 수식으로 정리한 그 유명한 멕스웰 방정식을 만들었다. 아인슈타인은 물리학을 멕스웰 이전과 이후로 나눌 정도였다. 아인슈타인의 연구실 벽에는 뉴턴, 패러데이, 맥스웰의 초상화가 걸려있었다고 한다.
그 후 하인리히 헤르츠는 멕스웰이 예측한 전자기파를 실제로 증명했고 무선 통신의 토대를 만들었다.  
 
아주 뜨겁거나 에너지가 높은 물체의 표면에서는 빛을 포함한 전자기파가 방출된다. 전자기파란 전자가 가속운동을 할 때 발생하는 에너지의 흐름이다. 전자기파를 그 파장의 길이에 의해서 분류해 놓은 것을 전자기파 스팩트럼이라고 하는데 파장이 긴 것으로부터 차례로 다음과 같이 나뉜다.

 
전자기파 중에서 파장이 가장 긴 것이 전파인데 라디오 송수신에 쓰인다. AM 라디오파가 파장이 더 길고 그 다음이 FM 라디오파다. 라디오파보다 파장이 조금 더 짧은 것이 TV파인데 TV 송수신에 사용한다. TV파보다 파장이 짧은 것이 마이크로파인데 마이크로파는 물 분자의 운동을 활발하게 해서 온도를 높이는 성질이 있다. 그런 원리를 이용한 것이 마이크로웨이브 오븐, 우리말로는 전자오븐이다.  
 
마이크로파보다 좀 더 짧은 영역 대는 우리 눈에 보인다. 그래서 이 빛을 가시광선이라고 하는데 빨간색 쪽이 파장이 제일 길고, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 남색, 그리고 보라색 쪽으로 갈수록 짧아진다. 그런데 빨간색 바깥에 있다고 해서 적외선이라고 불리는 전자기파는 마이크로파와 가시광선 사이에 존재한다.  
 
마찬가지로 그 반대쪽 끝에 있는 보라색 바깥에 있다고 해서 자외선이라고 불리는 전자기파도 있다. 그러므로 우리 눈에 보이는 가시광선 양쪽으로 적외선과 자외선이 있다. 자외선보다 파장이 짧은 빛이 X선이고, 그보다 더 짧은 것이 감마선이다. 자외선부터는 인체에 해롭다.
전자기파를 줄여서 전자파, 혹은 전파라고 부르기도 하지만 결국, 같은 뜻이다. 그러나 인체에 해로운 경우 등 나쁜 의미로 사용할 때는 특별히 전자파라고 하며, 통신에 사용하는 경우에는 전파라고 부른다. (작가)  
 
 

박종진