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갈릴레이의 한란계 발명
인간의 온도에 대한 감각의 차이는 매우 다양하다. 그래서 추운 날 밖에서 방안으로 들어온 사람은 춥다고 말 할 수 있다.
이렇듯 감각으로 말하는 온도의 개념은 아주 막연하고, 과학적인 판단을 할 수 없다.
그렇다면 ‘뜨겁다’ ‘차다’의 기준은 어떻게 정해야 할까?
그리고 열에 의해 일어나는 여러 가지 현상들은 어떻게 설명해야 할까? 오늘 날,병원이나 가정, 목욕탕 등에서 다양하게 쓰이는 온도계는 누가 어떻게 만들었을까?
이탈리아의 상업도시 베니스는 7월의 세 번째 월요일, 축제의 날을 맞이했다.
사람들은 명절 기분에 들떠서 거리로 쏟아져 나왔고, 거리는 사람들로 붐볐다.
“자, 여러분! 여기 신기한 물이 있습니다. 살아있는 물을 보십시오.”
파두아 대학의 천문학교수로 있던 갈릴레이는 법석대는 거리를 걷다가 이 말에 귀가 번쩍 띄어 걸음을 멈추었다. 소리 나는 쪽을 따라 가보니 노인을 중심으로 많은 사람들이 모여 있었다.
“자, 이 두개의 유리공은 한 쪽에는 물을 넣은 것이고, 이 쪽은 수은을 넣은 것입니다. 이 두개의 유리공은 보시다시피 하나의 유리관으로 연결되어 있지요? 이제 내가 기합을 넣으면 물에 있는 혼의 힘으로 수은을 담은 공쪽으로 물이 움직여 갑니다.”
노인의 말대로 유리 공속의 물이 점점 올라가 유리관을 거슬러 수은을 담은 공쪽으로 움직였다.
“와아! 정말 신기하다.”
구경꾼들은 물 속에 영혼이 있다고도 하고, 요술을 부리는 물이라고도 하며 흥미진진한 마술에 감탄하고 있었다.
갈릴레이는 구경꾼들 틈에 서서 앞에서 벌어지는 일을 흥미 있게 지켜보았다.
‘왜 물이 저렇게 거슬러 올라가지?’
갈릴레이는 과학자로서 탐구적인 태도로 의구심을 품기 위해 생각을 거듭했다.
“아! 그러면 그렇지.”
순간, 갈릴레이는 자기도 모르게 큰소리를 지르며 많은 사람들 틈바구니를 빠져나와 집으로 달려갔다.
그는 곧 책장에서 헤론이 쓴 낡은 책 한 권을 꺼내어 펼쳐들고 있었다.
“그래, 바로 이거야. 똑 같군!”
갈릴레이는 노인이 하던 것과 똑 같은 실험을 그림으로 설명한 부분을 찾아낸 것이다. 그 그림은 헤론이 쓴 책으로, 공기 한란계에 대해 설명한 것이다.
“공기는 데우면 부피가 늘어나고, 식히면 줄어든다는 간단한 원리를 이용해 정말 기묘하게 고안했군.”
며칠 후, 갈릴레이는 헤론의 책 속에 그려져 있는 것과 비슷한 모양의 온도계를 만들었다.
“와, 됐다. 됐어!”
갈릴레이가 고안한 한란계는 당시의 학자들에게 매우 유명했으나, 온도의 변화 뿐 아니라 기압의 변화에 의해서도 움직였다. 그래서 정확하다고 할 수는 없는 것이었다.
“온도를 정확하게 측정하기 위해서는 기압의 영향을 받지 않는 온도계를 만들 필요가 있겠어!”
기압에 관한 연구는 토리첼리, 파스칼, 게리케 등에 의해서 밝혀졌다.
원래 온도계는 유리관 속을 진공으로 한 밀폐된 온도계를 만들어야 했다. 이런 온도계는 진공이나 기압에 관한 연구가 있은 지 훨씬 뒤에 만들어졌다.
“온도계에 쓰이는 액체는 물 대신 알코올이나 수은을 쓰면 어떨까?
1702년경, 독일의 가브리에를 다니엘 파렌하이트가 수은을 정제하는 방법을 발견하면서 최초로 실용적인 수은 온도계가 탄생되었다.
그리고 20년쯤 지난 후, 스웨덴의 안드레스 세르쥬스 및 린네가 새로이 눈금을 정했는데, 이것은 물이 어는 온도를 0도, 끓는 온도를 100도로 기준하여 만든 것으로 오늘날의 섭씨온도계이다.
먼지 낀 책 속에 묻혀 버렸을지도 모를 온도계의 원리가 갈릴레이의 과학적 사고와 관찰에 의해서 세상에 나와 빛을 보게 된 아름다운 이야기이다.
글 : 왕 연 중
(한국발명문화교육연구소 소장, 영동대학교 발명특허공무원학과 겸임교수)
(이메일 : wangyj39@dreamwiz.com 전화 : 011-890-8578 )
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