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불이 켜지는 신발
-피에조 효과(Piezoelectric effect, 압전효과)
어린이들이 밤에 신고 다니는 운동화 중에는 발을 디딜 때마다 뒤꿈치 부분에서 전기가 번쩍번쩍 들어오는 것이 있다. 이 신발은 피에조 효과를 이용하여 만든 것이다. 피에조 효과를 이용한 볼펜도 있다. 글씨를 쓰려고 누르면 그때마다 꼭지에 불이 번쩍인다. 프로판가스 버너에 불을 붙이는 막대기 모양의 자동점화장치는 손잡이 부분을 누르면 방전이 생기면서 버너에 불을 붙여준다.
작은 가스라이터 중에는 손가락으로 한쪽 부분을 꽉 누르는 순간 전기가 튀어 불이 붙는다. 이들은 손으로 누른 압력 에너지가 전기에너지로 변하는 윈리를 이용하여 만든 장치이다.
석영, 규소, 생체의 뼈, 단백질 등의 물질에 압력을 주면 그 에너지가 전기 에너지로 변하여 전기를 발생한다. 물체에 압력을 주면 전기가 발생하는 물리적 현상이기 때문에 압전 효과(壓電效果)라 한다. 영어인 피에조 효과((Piezoelectric effect)의 피에조는 '압력에 의해 발생한 전기'라는 의미를 가졌다.
피에조 효과는 1880년에 프랑스의 물리학자 자크 큐리(Paul-Jacgues Curie 1856-1941)와 그의 동생 피에르 큐리(Pierre Curie 1859-1906)가 함께 발견했다. 피에르 큐리는 큐리 부인의 남편이다. 석영(수정)은 압력을 주었을 때 전류가 잘 발생하는 물질의 하나이다. 그래서 축음기라든가 마이크로폰에서 소리를 재생하는 수단으로 석영을 사용한다. 즉 소리의 크기에 따라 진동판의 떨림 정도가 변하면, 진동판의 압력 변화에 따라 발생하는 전류의 세기가 변한다.
피에조 효과는 그 반대 현상도 일어난다. 즉 전류의 세기에 따라 물질의 분자가 진동하는 정도가 달라진다. 이를 응용한 것이 수정시계의 진동자이다. 즉 수정의 결정에 전류를 흘려주면 피에조 효과가 반대방향으로 일어나 원자가 매우 일정하게 진동합니다. 이 성질을 이용하여 과거에 스프링을 감아 동작시키던 기계식 시계를 오늘날에 와서는 모두 수정시계가 되었다. 수정시계를 사람들은 전자시계라 부르기도 한다.
압전효과가 잘 나타나는 물질이 여러 가지 연구되었으며, 압전효과를 이용하는 분야도 계속 늘어나고 있다.
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