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세계적인 과학자들은 어떻게 발명왕이 되었을까?

작 성 일 : 2021-03-15

세계적인 과학자들은 어떻게 발명왕이 되었을까?

 

 우리는 매일 아침 일어나 밤에 잠들기 전까지 수많은 전자제품들과 일상을 함께합니다. 전자시계의 알람 소리에 일어나 스마트폰으로 친구들과 연락을 주고받고, 원하는 정보를 검색해보며, 집에서는 에어컨을 틀어 실내 온도를 유지하고, 음식들을 시원하게 보관하기 위해 냉장고를 사용합니다. 그뿐만이 아닙니다. 어두운 밤에도 우리가 자기 전까지 일상생활을 지속해갈 수 있는 이유는 바로 주변을 환하게 밝혀주는 조명이 있기 때문이죠. 이처럼 우리가 현재 사용하고 있는 전자제품들은 많은 과학자들의 번뜩이는 아이디어와 끊임없는 노력을 거쳐 개발된 것들인데요. 지금부터 세계적인 과학자들의 발명 업적과 비하인드 스토리에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 


1892년 전화기를 시연하고 있는 벨의 모습


 오늘날 우리는 휴대폰의 통화 기능을 통해 목소리를 분명하게 전달할 수 있습니다. 하지만 1800년대 초까지만 해도 멀리 있는 사람에게 내 목소리를 전달하는 것은 불가능한 일이었는데요. 목소리를 통해 생각과 감정을 또렷하게 전달해 주는 전화기는 알렉산더 그레이엄 벨(Alexander Graham Bell, 1847-1922)이라는 과학자가 1876년 최초의 실용 전화기에 대한 특허권을 확보하면서 상용화되기 시작했습니다.


 눈도 보이지 않고, 귀도 들리지 않는 장애를 가진 헬렌 켈러에게 앤 설리번 선생님을 소개해 준 인물이 바로 벨이라는 사실, 알고 계셨나요? 벨이 청력과 소리에 대한 관심을 가지게 된 계기는 바로 ‘어머니’였습니다. 청각장애인이었던 어머니와 대화를 하기 위해 벨은 분명한 발성으로 말하고자 노력했고, 청각장애인에 대한 관심과 사랑은 추후 인류 소통의 도구인 전화기를 발명하게 되는 계기를 마련했습니다.


 어느 날 음향기기 실험을 하던 벨은 재를 이용하여 소리의 떨림을 유리에 기록하다가, 이 원리를 활용한 메시지 전달 장치를 생각해내게 됩니다. 기계 전문가이자 전기 실험도구 디자이너인 토마스 왓슨과 함께 구체적인 연구와 실험에 돌입한 벨은 떨림판을 잡아 당겼을 때 여기에 연결된 금속선을 통해 소리가 전달된다는 점을 발견하게 되는데요. 이는 전보를 보내듯 금속선을 이용해 소리를 멀리 전송할 수 있는 ‘음파 전송기’의 원리로, 음파 전송기는 오늘날 전화기의 시초가 된 장치입니다. 벨은 그다음 해인 1876년, 소리 파동을 전기 파동으로 바꾸어 전선을 통해 멀리 떨어진 곳까지 전달한 후 이를 재생하는 원리를 이용한 전화기를 발명하고 특허를 신청합니다.

 

 S/I/M에 전시된 벨의 초창기 전화기 모습


 특허를 신청하고 며칠 뒤, 자신이 발명한 전화기가 작동하는 모습을 선보이기로 한 벨은 전화기의 수신기에 대고 “미스터 왓슨, 이쪽으로 와 봐요. 좀 봅시다. (Mr. Watson, Come here. I want to see you.)”라는 말을 남겼는데요. 목소리의 떨림은 바늘의 떨림으로 이어져 전기저항을 만들었고, 다른 방에 있던 왓슨이 가지고 있던 수신기에 또렷하게 전달되는데 성공했죠. 이는 오늘날 인류의 장거리 대화를 가능케 한 첫걸음이 되었습니다.

 


험프리 데이비


 “나의 발명품 중 가장 중요한 것들은 실패한 것들이었다.”라는 말을 남긴 이 과학자는 어둡고 매탄이 자욱한 지하 탄광을 안전하고 밝은 빛으로 비출 수 있게 해주었는데요. 이 인물이 바로 ‘험프리 데이비(Humphry Davy, 1778~1829)’입니다.


 1778년 영국에서 태어난 험프리 데이비는 이산화질소의 생리작용을 발견하고, 최초로 금속이 포함된 화합물들을 전기분해를 통해 순수 금속 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 스트론튬으로 회수하는데 성공한 화학자입니다. 데이비는 두 개의 탄소 막대기를 배터리 양극에 연결한 후, 일정 간격을 두고 들고 있으면 엄청난 양의 불꽃이 타오른다는 사실을 깨닫고 ‘아크등’을 발명하기도 했는데요. 그렇다면 위대한 과학자인 데이비는 어떻게 안전등을 개발하게 된 것일까요?

 

S/I/M에 전시된 험프리 데이비의 아크등


 18세기 기술혁신으로 인해 산업혁명이 시작되면서 석탄을 채굴하기 위해 많은 광부들이 탄광에서 일하기 시작했습니다. 어두운 탄광을 밝게 비추기 위해 당시 광부들은 기름 램프를 가지고 작업을 하곤 했는데요. 기름 램프의 불씨가 탄광의 분진과 만나게 되면 가스폭발 사고 등이 발생할 수 있어, 광부들은 자신의 목숨을 걸고 작업을 해야만 했습니다. 이에 탄광 사고 예방협회에서는 험프리 데이비에게 “매탄이 자욱한 지하 갱도에서도 폭발하지 않는 안전등을 만들어달라”라는 부탁을 하게 됩니다.


 이 요청을 전달받은 데이비는 오랜 고심 끝에 연소가 되기 위해 갖추어져야 하는 세 가지의 조건인 연료와 산소, 그리고 발화점 이상의 온도 중 마지막 조건인 ‘발화점 이상의 온도’를 변화시켜 연소를 막을 방법을 고안합니다. 이러한 아이디어를 활용하여 데이비는 금속 철망을 개발해 램프에 적용했는데요. 이 금속 철망은 불꽃의 열기를 빠르게 흡수한 후, 넓은 면적으로 열을 전달하면서 발화점보다 낮은 온도를 유지시켜주었습니다. 이와 같은 연구로 험프리 데이비는 전기화학의 선구자로서 세상을 더욱 안전하게 만드는데 이바지하게 된 것이죠.


 이처럼 인류의 삶의 질을 향상시키기 위한 많은 발명가들의 기발한 아이디어와 열정 덕분에 오늘날 우리들은 더욱 편리한 생활이 가능해졌습니다. 생활 속에서 쉽게 지나칠 수 있는 중요한 과학 원리들을 깊이 연구하고, 이를 실생활에 적용하면서 과학기술은 발전을 거듭한 것인데요. 여러분들 또한 주변에 늘 관심을 가지고 불편한 점을 어떻게 개선해나갈 수 있는지 고민해 본다면 오늘 소개해드린 과학자들 못지않은 훌륭한 발명을 해낼 수 있답니다. 삼성이노베이션뮤지엄(S/I/M)을 통해 더 많은 과학자들의 발명 이야기를 만나보고, 여러분이 가진 창의성을 마음껏 발휘해보시기 바랍니다.

 

 * 벨의 초창기 전화기, 험프리 데이비 아크등 이미지 출처: https://www.rt17.hr/products/museum-replicas/

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