역사 속 위대한 발견과 발명 이야기를 알아보는 ‘그때 그 발견’ 코너입니다. 지금 이 순간에도 과학기술 분야의 발견과 발명은 계속되고 있는데요. 과거의 이달엔, 어떤 위대한 일이 있었을까요?

‘그때 그 발견’ 코너, 이달의 주인공은 ‘진공관’입니다.

반도체는 현대인의 일상생활 속 다양한 IT 기기부터 자동차까지 폭넓게 사용되고 있는데요. 반도체는 1948년 벨연구소의 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 최초로 트랜지스터를 발명함으로써 현대식 반도체가 본격적으로 등장하기 시작했습니다. 오늘은 트랜지스터의 조상격인 ‘진공관(vacuum tube)’에 대해서 알아볼까요?

‘에디슨 효과’에서 영감을 얻어 탄생한 진공관

진공관은 높은 진공 속에서 금속을 가열할 때 방출되는 전자를 전기장으로 제어하여 정류, 증폭 등의 특성을 얻을 수 있는 유리관입니다.

최초의 진공관은 1904년 11월 영국의 전기공학자 존 앰브로즈 플레밍(John Ambrose Fleming)에 의해 발명되었는데요. 에디슨 조명회사에 컨설턴트로 근무하던 플레밍은 ‘에디슨 효과’에 대해 연구하기 시작했습니다. ‘에디슨 효과’란 1883년 토머스 에디슨(Thomas Edison)이 백열전구 내부에 검은 그을음이 생기는 것에 대해 의문을 가지고 실험하던 중 전류가 전등의 필라멘트와 양전하로 입혀진 금속판 사이의 진공 속으로 흐른다는 것을 발견한 것을 의미합니다.

플레밍은 이를 응용해 진공의 유리공 속에 백열전구와 같은 필라멘트 2개와 금속판 전극을 넣어 최초의 진공관인 2극 진공관을 발명하게 되는데요.

1907년에는 미국의 전기공학자 리 디 포리스트(Lee de Forest)가 2극 진공관에 또 다른 전극을 삽입해 신호의 진폭을 크게 증대시킨 3극 진공관을 만들고, 이후 결점을 보완한 4, 5극 진공관과 여러 목적에 따른 다양한 진공관들이 발명되었습니다.

교류 전파를 직류 전파로 바꿔 수신(정류)할 수 있게 되면서 당시의 진공관은 초기 라디오의 수신기나 텔레비전의 수상기 등 각종 송신기에 사용되었고, 1946년에는 세계 최초의 컴퓨터인 에니악(ENIAC)의 개발에도 적용됩니다.

1948년에 트랜지스터가 발명되면서 진공관보다 작은 부피, 빠른 속도, 적은 소비전력량으로 그 자리를 대체했지만, 여전히 진공관은 고급 오디오, 텔레비전 또는 컴퓨터 영상을 보이기 위한 음극선관 등의 용도에 사용되고 있습니다.

진공관의 발명을 통해 우리는 전기를 동력이 아닌 정보 전달 측면에서 활용하게 되었는데요. 백열전구 실험에서의 우연한 발견이 통신기술 발전의 일등 공신 ‘진공관’을 탄생시켰다는 점이 흥미롭습니다. 다음 시간에도 계속될 ‘그때 그 발견’ 많이 기대해주세요.

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역사 속 오늘의 위대한 발견과 발명 이야기를 찾아 전하는 ‘그때 그 발견’ 코너입니다.

지금 이 순간에도 과학기술 분야의 발견과 발명은 계속되고 있는데요. 과거의 이달엔, 어떤 위대한 일이 있었을까요?

‘그때 그 발견’ 코너, 이달의 주인공은 인류의 전기 생산을 가능하게 한 ‘발전기’입니다.

매일 같이 사용하는 컴퓨터, 휴대폰, TV는 물론 집안을 밝혀주는 전구까지. 사람이 하루 종일 사용하는 대부분의 물건에 꼭 필요한 것은 바로 ‘전기’인데요. 삶의 모든 부분에서 전기의 쓰임이 없는 곳을 찾아보기 힘들 정도죠. 그런데 본격적으로 우리 생활에 전기가 사용되기 시작한 것이 불과 200년이 채 되지 않았다고 합니다. 세상을 밝혀 준 전기 에너지 생산을 가능하게 한 발전기의 발명 스토리를 들어볼까요?

제본공에서 실험과학자가 되기까지, 마이클 패러데이

전자기학과 전기화학의 선구자로 불리는 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 1791년 영국 런던의 교외에서 가난한 대장장이의 아들로 태어났습니다. 어려운 가정환경 때문에 정식 교육과정을 거의 받지 못했음에도 불구하고 과학사의 한 획을 긋는 훌륭한 과학자로 남았는데요. 그가 ‘전자기학의 아버지’가 될 수 있었던 이유는 무엇이든 실험으로 증명하고 말겠다는 호기심 때문이었습니다.

생활비를 벌기 위해 학업을 포기하고 13세부터 제본소 견습공으로 일했던 패러데이는 밤에 수많은 책을 접하며 과학에 흥미를 가지게 됐습니다. 일을 하며 돈을 모아 산 도구들로 화학, 전기 등 스스로 독학한 분야에 대해 다양한 실험을 했는데요. 자신의 노트에 갖가지 실험방법, 실험장치 그리고 실험결과들을 그림과 함께 정리해놓기도 했습니다.

1812년, 패러데이가 열아홉 살이 되던 해, 당시 영국에서 가장 유명한 화학자였던 험프리 데이비(Humphry Davy)의 강연을 들을 기회가 찾아옵니다. 강연이 끝난 후 패러데이는 데이비에게 실험노트를 보여주며 자신을 조수로 채용해 달라는 편지를 보냈고 이후 패러데이는 1861년 사임 때까지 평생 동안 왕립연구소에서 수많은 발명을 이루었습니다.

세상을 바꾼 ‘전자기 유도 현상’의 발견

1820년, 덴마크의 외르스테드(Hans Christian Oersted)는 전류가 흐를 때 그 주위에 자기장이 발생한다는 사실을 발견했는데요. 이로부터 1년 뒤 전류와 자석 사이의 상호작용을 연구하던 패러데이는 외르스테드의 실험을 재검토하는 과정에서 도선과 자석의 회전장치, 즉 전동기를 만들어냈습니다.

많은 학자들이 전류가 자기력을 만들 수 있다면, 반대로 자석이 전류를 만들어 내는 것도 가능하지 않을까 하고 추측했지만 이는 10년이 지난 후에야 패러데이에 의해 발견되는데요. 패러데이가 40세가 되던 1831년 8월, 런던 왕립학회에서 자기가 전력을 일으킬 수 있다는 사실을 증명했습니다.

자석, 구리 코일, 전류계 등의 장비를 통해 코일이 자기장을 통과하도록 움직이면 전류를 유도할 수 있고, 그 전압은 움직임의 속도와 비례한다는 점을 발견한 것인데요. 바로 이것이 현대 전자기계의 작동을 가능하게 한 발전기의 탄생이었습니다.

전기와 자기는 본질적으로 연결되어 있고 서로를 생성시킨다는 것을 보여준 패러데이의 ‘전자기 유도 법칙’은 전기를 보다 손쉽게 만들어내는 새로운 방법을 제시하며 오늘날 발전기의 기본 원리가 되었습니다.

귀족이나 부자가 아니라면 과학 분야의 연구를 한다는 것이 불가능한 시대였지만, 패러데이는 열정과 의지로 자신의 꿈을 이뤘는데요. 그 꿈은 인류의 전기 생산의 초석을 다졌고 세상을 변화시켰습니다.

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■ 오 놀라워라, 신기한 기술의 향연

공중부양 전구 ‘FLYTE’

전구가 공중부양을 한다면 어떨까요? 마술 같아 보이는 신기한 전구가 탄생했습니다. 공중부양 전구 ‘플라이트(FLYTE)’의 비밀은 전구 밑에 놓인 나무받침대에 있는데요. 나무 안에 숨겨진 자석의 힘으로 전구가 공중에 둥둥 떠있는 것이죠. 폭발적인 반응에 힘입어 지난 6월에는 공중부양 화분도 ‘라이프(LYFE)’도 출시됐다고 합니다.

신발 끈을 자동으로 묶어주는 ‘나이키의 운동화(HyperAdapt 1.0)’

영화 백투더 퓨처(Back to the future)에 나왔던 미래의 발명품 중 모두가 간절히 원했던 그 아이템! 바로 자동으로 신발 끈을 묶어주는 운동화입니다. 버튼만 누르면 자동으로 끈을 조이기 때문에 경기 중인 운동선수나 몸이 불편한 분들에게 특히 유용할 것 같습니다.

360도 회전 타이어 ‘GOODYEAR의 Eagle 360’

360도로 돌아가는 공 모양의 타이어도 탄생했습니다. ‘바퀴가 원래 동그랗지 않나?’ 생각할 수도 있는데요. 이 발명품은 완벽한 구 모양이기 때문에 평행 주차할 때 앞뒤로 왔다 갔다 하지 않고, 옆으로 쭉 들어갈 수 있습니다. 정말 획기적이죠?

■ 더 건강한 삶을 위한 맞춤형 아이템

자발적인 식사가 어려운 환자를 위한 식기 ‘Eatwell Assistive Tableware’

파란색과 빨간, 노란색으로 구성된 식기의 색감이 상큼하죠? 알츠하이머, 사고 등으로 자발적인 식사가 어려운 분들을 위한 아이디어 식기입니다. 비스듬한 접시 바닥, 구부러진 수저, 고무 받침이 있는 물컵 등의 디자인을 통해 음식을 흘리지 않고 먹을 수 있도록 배려한 점이 눈에 띕니다.

수면의 질을 높이는 ‘Hello Sense’

수면의 질을 향상시켜 기분 좋은 아침을 돕는 제품입니다. 수면 공간의 온도, 습도, 공기 질, 소음 등을 측정하고, 수면 습관을 체크해 수면 스코어(Sleep Score)도 알려줍니다. 사용자가 가장 개운하게 일어날 수 있는 타이밍에 알람이 울린다고 하니 신기하죠?

당뇨병 환자를 위한 인공 췌장 ‘Minimed 670g’

당뇨병 환자들은 주기적으로 혈당 수치를 체크하고, 인슐린을 주입해야 합니다. 다소 번거로운 일이 이 발명품으로 수월해졌습니다. 몸에 센서만 부착하면 5분마다 혈당 측정이 되기 때문인데요. 미국 FDA 승인도 받은 이 제품은 올해 상용화될 예정이라고 합니다.

■ 나눔까지 실천한 착한 발명품

태국 빈민가 축구장 건설 프로젝트 ‘The Unusual Football Field’

제대로 된 축구장 없이 공을 차는 빈민가 아이들을 위한 착한 프로젝트입니다. 좁은 공간에서 축구를 즐길 수 있도록 최적의 공간을 구성하고 새로운 바닥을 깔아 축구장을 만들어주는 것인데요. 많은 아이들이 마음껏 축구를 즐길 수 있도록 한 가슴 따뜻한 아이디어이죠.

아프리카 기근 문제 해결을 위한 ‘The orange-fleshed sweet potato’

비타민A 등 다양한 영양소를 섭취할 수 있는 고구마가 개발됐습니다. 아프리카에는 많은 아이들이 비타민A 결핍에 시달리고 있는데요. 비타민A가 부족할 경우 실명, 말라리아 등 각종 질병에 노출될 수 있습니다. 비타민A가 풍부한 만능 고구마가 많은 사람들에게 도움이 되기를 바랍니다.

꼭 필요했던 아이디어 상품부터 고차원적인 기술로 탄생한 발명품까지 타임지가 발표한 다채로운 발명품을 살펴봤는데요. 보다 나은 세상을 만들기 위한 2017년의 발명품도 기대합니다.

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