지구가 도는 힘으로 전기를 만든다고? 자기장 발전 실험의 놀라운 결과!

지구 자기장으로 전기를 만든다고요? 과학자들의 신기한 실험 이야기

여러분, 지구가 자전하고 있다는 사실은 잘 알고 계시죠? 그런데 지구의 회전과 자기장을 활용해 실제로 전기를 만들어낸 실험이 있었다면 믿으시겠어요?

 

이 실험은 미국 프린스턴 대학교의 물리학자 크리스 치바(Chris Chyba) 박사에 의해 진행됐습니다. 치바 박사님은 지구가 자전하면서 자기장 속을 지나가는 금속 물체에서 아주 약한 전기가 발생할 수 있다는 아이디어를 실험으로 검증해보았어요. 처음엔 “이거 혹시 영구기관 아니야?”라는 반응이 나올 정도로 믿기 어려운 이야기였지만, 그는 분명히 지구의 회전 에너지를 활용한 것이라고 설명합니다.

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움직이지 않는 실험 장치, 하지만 지구는 계속 돌고 있어요

이 실험에서는 특수한 금속 재질인 망간-아연 페라이트(MnZn Ferrite)로 만든 속이 빈 원통이 사용됐습니다. 이 재료는 전기가 조금만 통하면서도 자기장을 잘 차단하는 특성이 있어요.

비록 실험실에서 원통은 가만히 놓여 있었지만, 지구는 계속 자전하고 있기 때문에 실제로는 이 원통이 자기장 속을 지나가고 있는 셈이죠. 이 점이 바로 전기를 만들어낼 수 있는 핵심 원리입니다.

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실험은 어떻게 진행됐을까요?

치바 박사님은 원통을 북-남 방향으로 놓고, 지면에서 약 57도 기울여 배치했습니다. 왜 하필 57도였을까요? 이는 지구 자기장과 자전 방향이 수직이 되는 각도로, 이때 전기가 가장 많이 생긴다고 해요.

 

원통의 양 끝에 전극을 붙여 실제로 전기가 생기는지를 측정했는데요, 비교 실험도 함께 진행했습니다. 원통을 90도 돌렸을 때는 전기가 거의 생기지 않았고, 180도 돌렸을 때는 전기가 반대로 생겼습니다.

이 실험을 통해 원통이 특정 방향에 놓였을 때 약 18마이크로볼트(µV)의 전압이 발생하는 것을 확인했어요. 참고로 1볼트의 백만 분의 1이 마이크로볼트일 만큼, 아주 작은 전기입니다.

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그런데 정말 지구 자기장 때문일까요?

이런 실험에서는 시백 효과(Seebeck effect)처럼 외부 요인을 꼼꼼히 배제해야 합니다. 시백 효과란 금속의 한쪽이 더 따뜻할 때 전기가 생기는 현상인데요, 연구팀은 온도 차이로 인해 발생할 수 있는 전기를 따로 계산해서 제거했습니다.

 

또 다른 종류의 금속 원통이나 속이 꽉 찬 원통으로 같은 실험을 해본 결과, 전기가 발생하지 않았습니다. 이런 점들을 종합해 연구팀은 이번 실험에서 발생한 전기가 정말 지구 자기장을 지나면서 생긴 것이라고 결론지었어요.

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다른 과학자들의 반응은?

실험 결과를 접한 과학자들의 반응은 엇갈렸습니다.

융 주(Yong Zhu) 교수는 “아직은 믿기 어렵습니다. 마이크로볼트 수준의 전기는 정전기나 금속 내부의 소용돌이 전류 등 다른 요인으로도 생길 수 있어요”라며 신중한 입장을 보였고,

 

반면 카를로 로벨리(Carlo Rovelli) 교수는 “매우 흥미로운 실험입니다. 단순히 전하가 자기장 속에서 움직여서 생기는 전기가 아니기에, 기존 이론으로는 설명이 안 될 수도 있어요”라며 새로운 가능성에 주목했습니다.

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다음 단계는? 다른 팀이 실험을 재현하는 것!

치바 박사님은 “이제는 다른 연구팀이 실험을 재현해 같은 결과가 나오는지 확인할 차례”라고 밝혔습니다. 만약 다른 팀들도 동일한 결과를 얻는다면, 이 실험을 바탕으로 작은 전력을 생산하는 발전 장치를 만들 수 있을 거예요.

 

예를 들어, 이런 원통들을 여러 개 연결하면 더 큰 전력을 만들 수 있고, 이는 소형 센서나 기기에 전력을 공급하는 데 활용될 수 있습니다.

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결론: 아주 작은 전기지만, 미래에는 큰 가능성!

이번 실험은 아직 완전히 검증된 건 아니지만, 지구의 회전이라는 거대한 에너지원을 활용할 수 있다는 점에서 매우 흥미로운 가능성을 보여줍니다. 단 몇 마이크로볼트의 전기일지라도, 지속 가능한 에너지 기술의 한 형태로 발전할 수 있다면 의미 있는 진전이 되겠죠?

 

앞으로도 이런 과학 이야기를 들을 때는 ‘이게 정말 가능할까?’라는 호기심과 함께, ‘어떻게 실험을 통해 증명할 수 있을까?’라는 과학자의 시선으로 생각해보세요!

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📚 용어 정리

• 자기장: 자석이나 전류에 의해 생기는 보이지 않는 힘의 영역
• 마이크로볼트(µV): 1볼트의 백만 분의 1에 해당하는 아주 작은 전압 단위
• 시백 효과(Seebeck effect): 금속의 양 끝에 온도 차이가 있을 때 전기가 생기는 현상
• 정전기 / 에디 전류: 외부 요인이나 금속 내부에서 자연적으로 생길 수 있는 작은 전기 흐름

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📖 참고문헌

• C. F. Chyba et al., “Experimental demonstration of electric power generation from Earth’s rotation through its own magnetic field,” Phys. Rev. Res. 7, 013285 (2025).
• J. Jeener, “Comment on ‘Electric power generation from Earth’s rotation through its own magnetic field’,” Phys. Rev. Appl. 13, 028001 (2020).
• B. Veltkamp and R. J. Wijngaarden, “Attempting to extract power from Earth’s rotation: An experimental test,” Phys. Rev. Appl. 10, 054023 (2018).
• C. F. Chyba and K. P. Hand, “Reply to ‘Comment on “Electric power generation from Earth’s rotation through its own magnetic field”’,” Phys. Rev. Appl. 13, 028002 (2020).