아그네스 포켈스

아그네스 루이제 빌헬민 포켈스(Agnes Luise Wilhelmine Pockels, 1862년 2월 14일 ~ 1935년 11월 21일)는 표면장력의 발견 및 측정, 연구 등으로 표면과학의 토대를 마련한 것으로 평가되는 독일의 화학자, 물리학자이다. 여성에게 쉽게 교육을 허락하지 않는 문화에서 태어나 오랜 시간 물리학을 독자적으로 공부하고 주방에서 실험과 연구를 한 끝에 출판한 논문으로 자신의 존재를 알리고 이후로도 연구를 이어 나가 학계에 이름을 남겼다.

연구

표면과학 연구

아그네스는 다양한 실험을 통해 물에 극소량의 물질을 적시거나 용해시키는 것만으로도 표면장력이 변화하며, 표면장력을 변화시키는 요인이 표면의 분자라는 사실을 발견했다.

또한 직접 고안한 포켈 수조를 가지고 유체에 기름과 같은 다른 물질이나 불순물이 들어갔을 때 그 유체의 특성이 어떻게 바뀌는지에 대해 정량적인 접근을 했으며, 접촉각도 측정했다. 유체의 표면 특성을 조절하는 방법을 제시하며 불순물에 의해 유체의 특성이 다르게 측정되어 빚어진 서로 다른 실험결과에 대한 논란을 해소시키기도 했다.

포켈 수조

아그네스가 표면장력을 정량적으로 측정 하기위하여 싱크대에서 단추를 이용해 힘의 균형을 측정하는 ('포켈 수조')는 다음과 같다.

길이 70cm, 너비 5cm, 높이 2cm의 용기를 사용하여 용기 가장자리까지 물을 가득 채운다. 그리고 1.5cm 너비의 긴 금속 띠를 한 면이 수면에 닿게끔 용기에 가로로 얹어 용기의 수면이 각각 실험을 행할 수 있는 두 부분으로 나뉘게끔 만들어 놓는다. (중략) 직경 6mm 정도 되는 작은 원반형 물체의 한쪽 끝에 실을 매달아 물 위에 띄운 뒤, 작은 대저울의 분동을 조절하면 물의 표면장력을 측정할 수 있다.

수조를 이용한 그녀의 부엌에서 10여년간의 실험을 묶어서 1891년 네이쳐에 게재하였고, 그 후 총 16편의 연구논문을 발표하였다. 포켈 수조는 오늘날까지도 표면장력의 측정과 표면의 단일막 연구에 사용되고 있다.

생애

아그네스는 이탈리아 베니스에서 장녀로 태어났다. 당시 대학에선 여성의 입학을 받아들이지 않았기에, 아그네스는 고등학교 이상의 정규교육을 받을 수 없었고 괴팅겐 물리학과에 다니는 남동생의 물리학책을 통하여 독자적으로 공부하였다.

가족들을 돌보며 자신이 가장 많은 시간을 보내는 주방에서 틈틈히 물리학을 연구하다가 표면장력을 발견하고, 실험 결과를 담은 서신을 괴팅겐 물리학가 교수들에게 보냈지만 어떤 응답도 받지 못했다가 1891년 괴팅겐 대학교의 물리학자 존 윌리엄 스트럿 레일리에게 보낸 서신이 학술지 네이처에 제보되면서 세상에 알려졌다.

1891년에 아그네스의 논문이 인정받고 출간된 후에는, 분자 필름의 표면력, 유리 위의 다른 액체의 접착력, 유제 및 용액의 경계 표면 장력에 대해 더욱 자세히 조사하였고, Nature, Wissenschaftliche Rundschau 및 Annalen der Physik에서 연구 결과를 발표하며 1931년까지 자신의 논문을 출판하였다.

1931년에 아그네스는 콜로이드 협회로부터 Laura Leonard 상을 받고, 1932년에는 Braunschweig University of Technology로부터 명예 박사 학위를 수여받았다.

아그네스는 1935년 11월 21일에 세상을 떠났다.

기념

• 20Å 정도의 단일분자막이 점유하는 최소 영역을 포켈 지점이라 부르고 있다.
• Braunschweig Technical University(TU)는 1993년부터 아그네스의 이름을 딴 Agnes-Pockels 메달을 수여하였다.
• 독일에서는 아그네스의 과학방식을 교육에 적용한 아그네스 포켈스 학생실험실을 운영하고 있다고 한다.