고대 그리스의 철학자는 호박(amber)이란 물질을 마찰하면 보릿짚이나 마른 잎 같은 작은 물체를 끌어당기는 것을 알고 있었다. 그러나 영국 엘리자베스 1세 시대에 윌리엄 길버트(William Gilbert, 1540~1603)가 유명한 실험을 하기까지 그 지식은 거의 활용되지 못했다.

   길버트는 호박과 같은 구실을 하는 다른 물질들을 발견하고 호박을 뜻하는 그리스어 <일렉트론>(elaterin)을 따서 그 물질을 <일렉트릭>(electric)이라 명명하였다. 그는 호박과 자석을 써서 많은 실험을 했는데 그중에는 매우 재미있는 실험이 있어서 여왕 앞에서 실험해 보도록 명을 받았다. 그의 연구는 새로운 분야의 연구에 확실한 토대를 이룩했고 18세기에 들어와서는 급격히 발전했다. 후일에 이 분야는 <전기> 또는 <자기>라 불렸고 최근에는 <전자기학>이라 불린다.

   스티븐 그레이의 실험

   18세기에 행해진 실험 중에서 특히 시선을 끈 재미있는 실험은 차타하우스(Charterhouse)의 스티븐 그레이(Stephen Gray, 1670~1736)가 했다. 1720년부터 1730년에 걸쳐서 그는 자기 집에서 극히 간단한 장치를 써서 연구하여 물질에는 전기를 전하는 것과 전하지 않는 것이 있음을 증명했다.

   이 실험에서 그레이는 길이 약 1m, 직경 1인치 되는 유리막대를 마찰하여 전하(電荷)를 얻었다. 대전(帶電)된 유리막대는 작은 새털이나 금속박(金屬薄)을 끌어당겼다. 또 이 막대에 손을 댔을 때 짜릿한 자극을 느꼈다.

   그레이는 많은 중요한 실험을 했지만, 최초의 실험에서 사용한 장치의 주요 부분은 튼튼한 뜨개실을 매우 길게 늘어뜨린 것이었다. 천장에 명주실로 만든 고리를 나란히 매달고 이 고기를 통해서 이 뜨개실이 수평이 되게 만들었다. 그레이가 대전시킨 유리막대를 실 한쪽 끝에 대고 실의 다른 쪽 끝에는 작은 새털을 가까이 가져가 보았더니 새털이 실 쪽으로 끌려가 붙었다. 여기서 그는 전기가 유리에서 실 – 약 300피트의 거리 – 로 전해 갔다는 것을 알았다.

   다음에 그레이는 명주실로 만든 고리 대신에 놋쇠 철사로 만든 두 개의 고리를 천장에 매달았다. 여기에 뜨개실을 걸고 같은 실험을 해본 결과 전하가 뜨개실 다른 쪽 끝으로 전해지지 않는 사실을 발견했다. 인 놋쇠로 만든 고리는 명주로 만든 고리와는 분명히 달랐다. 즉 전기는 「실을 얹고 있는 놋쇠 고리에 이르렀을 때 이것을 통해서 천장으로 흘러가 버렸기」 때문이다. 사실 전기는 놋쇠 고리를 거쳐서 천장으로 옮겨가 거기서 「없어졌다.」 그러나 먼저 한 실험에서는 전기는 명주로 만든 고리를 통해서 천장으로 흘러가지 않았음을 나타냈다.

   그는 한 걸음 나아가 전기의 전도와 절연에 관한 일련의 실험하기로 작정했다. 이 실험에서는 일상생활에 쓰는 도구들을 사용했다. 가령 명주 끈을 천장에 매달고 아래쪽 끝에는 부엌에서 사용하는 부젓가락을 매달았다. 다음 대전시킨 유리막대를 부젓가락 한쪽 끝에 대고 다른 쪽 끝에 새털을 가까이 가져갔다. 그랬더니 새털이 부젓가락 끝에 끌려가서 붙었다. 여기서 그는 쇠로 만든 부젓가락이 전기를 전하는 것을 발견했다.

   같은 요령으로 명주 끈에 매단 물건은 구리로 만든 주전자, 소뼈, 불에 달군 부젓가락, 세계지도 등이었다. 그 각각의 한쪽 끝에 대전시킨 유리막대를 대고 전기가 물체를 통해서 다른 쪽 끝에 전해지는가를 조사했다. 이런 실험의 결과 그레이는 많은 물질을 전기의 전도체와 절연체로 나눌 수 있었다.

   지금까지의 이야기로 알 수 있겠지만 그레이는 연구의 재능이 대단한 사람이었다. 인체가 전기를 전하는가를 조사하기 위해 그는 데리고 있는 급사를 쓰기로 했다. 매우 길고 튼튼한 두 가닥 준비하고 그 각각의 양 끝을 천장에 매달아서 그 아래쪽에 두 개의 고리를 만들고 이것을 써서 금사, 「사람이 좋고 건장한 젊은이」를 공중에 매달았다. 즉 젊은이를 바닥에 눕게 하고 명주 끈으로 만든 고리 하나에 양쪽 발을 걸게 하고 다른 하나에 어깨 쪽을 건 다음 끈을 끌어 올려서 젊은이가 평평하게 공중으로 뜨게 했다. 그레이는 유리막대를 마찰하여 대전시켜서 그것을 젊은이의 발바닥에 댔다. 그런 뒤 젊은이의 머리에 손을 대 보았더니 짜릿한 자극을 받았다. 이 실험을 통해 그는 전기가 젊은이의 몸을 통해서 끝에서 끝까지 전해진 것을 알 수 있었다.

   다른 실험에서는 한쪽 손으로 금속 막대를 쥐고 대전시킨 유리막대를 닿지 않도록 조심하면서 될 수 있는 대로 가까이 가져갔다. 이 두 막대의 좁은 간격 사이를 전기는 불꽃으로 되어 튀고 작은 폭음과 같은 빠짝 하는 소리가 들렸다.

지금 우리는 이런 현상이 나타나는 까닭을 잘 알고 있다. 그러나 그 시절에는 신기한 일이었다. 그리고 훨씬 뒤까지도 전기란 이런 불꽃이나 자극을 뜻하는 것이었으며 아무런 쓸모도 없는 것이었다.