전기를 만드는 물고기

전기를 만들어 내는 물고기가 있다. 전기뱀장어, 전기메기, 전기 가오리 등이다. 전기뱀장어는 800볼트나 전기를 발전한다고 한다. 아마존강 깊숙이 살고 있는 전기뱀장어는 2m가 넘는 것도 많다고 하는데, 목욕하는 사람들에게 전기 충격을 주어 매년 부상자가 생긴다는 것이다. 그렇다면 전기어들은 어떻게 높은 전압의 전기를 만들어 내는 것일까.

동물의 체내에는 다량의 이온이 존재하고 있는데, 이온의 분포나 이동이 균일하지 않으면, 음양의 전하가 분리하여 전위차가 생긴다. 동물의 근육이나 신경을 구성하는 세포는 세포막에 싸여져 있고 그 내부와 외부는 이온이 함유된 전해질로 가득 차 있다. 세포의 내부와 외부에서는 이온의 조성에 큰 차이가 있어 일반적으로 세포내에는 칼륨 이온(K+)이 많은 데 세포 외에는 나트륨 이온(Na+)이 많이 존재하고 있다.

그러나 보통 때는 세포막이 나트륨 이온보다도 칼륨 이온 쪽을 잘 통과시키는 성질이 있기 때문에 칼륨 이온은 막을 통해 세포막 바깥쪽으로 확산하려 한다. 그 결과 세포 내의 양전하가 감소하여 세포막을 경계로 안쪽이 바깥쪽에 대해서 음이 되는 것과 같은 전위차가 생기는데, 이것을 막전위(膜電位)라고 한다. 이 전위차는 대개 수십 밀리볼트이다.

그러나 신경이나 근육이 흥분하면 세포막의 성질이 변화해서 칼륨 이온에 대한 것보다도 나트륨 이온에 대해서 높은 투과성을 나타내기 때문에 나트륨 이온이 세포 내로 한꺼번에 유입하게 된다. 그 결과 세포 내부가 외부에 대해서 양의 전위차를 갖는다는 역전현상이 일어나는데, 이 막전위를 활동전위라고 하고 흐르는 전류를 활동전류라고 한다.

전기가오리나 전기뱀장어의 발전기관은 횡문근(橫紋筋)이 변화한 것으로 다수의 전기판(電氣板)이라고 불리는 편편한 세포가 규칙 바르게 배열한 구조를 갖고 있다. 이들 전기판이 직렬로 접속가산 됨으로써 높은 전압이 발생하는 구조로 되어 있는 것이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 전기를 만드는 물고기