아그네스 포켈스

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아그네스 포켈스는 종종 '독일 주부'로 소개되지만, 한정된 자원과 뛰어난 창의성을 활용해 표면장력을 실험한 총명하고 비판적인 사상가였다. <찻잔 속 물리학>[1]

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.[3] 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.

1 업적

1.1 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.[4] 유체의 표면 특성을 조절하는 방법을 제시하며 불순물에 의해 유체의 특성이 다르게 측정되어 빚어진 서로 다른 실험결과에 대한 논란을 해소하기도 했다.[4]

1.2 포켈 수조

아그네스가 표면장력을 정량적으로 측정하기 위해 싱크대에서 단추를 이용해 힘의 균형을 측정하는 ('포켈 수조')는 다음과 같은 과정에서 만들어졌다.

그녀는 실 끝에 단추만 한 작은 원형 금속판을 매단 다음 수면에 놓았다. 그리고 금속판을 수면에서 들어 올릴 때 드는 힘을 측정했다. 이상하게도 물이 금속판을 붙들었다. 즉, 수면에서 금속판을 떼는 데 탁자에서 떼는 것보다 힘이 더 들었다. 포켈스는 우리가 표면장력이라고 부르는 물이 당기는 힘을 측정한 것이다. 포켈스는 단추를 수면에서는 떨어지지 않을 정도로 팽팽히 고정했다. 그 다음 주변 수면에 세제를 한 방울 떨어트렸다. 1~2초 후 단추는 수면에서 떨어졌다. 세제가 물에서 퍼지면서 표면장력을 감소시킨 것이다. 물이 아닌 물질로 된 얇은 막이 수면을 덮으면 표면장력이 약해진다.[5]

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.[6] 포켈 수조는 오늘날까지도 표면장력의 측정과 표면의 단일막 연구에 사용되고 있으며,[4] 그의 연구는 어빙 랭뮤어(Irving Langmulr)가 채택해 랭뮤어 블로젯 수조의 단초가 되었다.[7]

2 생애

아그네스는 이탈리아 베니스에서 장녀로 태어났다. 당시 대학에선 여성의 입학을 받아들이지 않았기에, 아그네스는 고등학교 이상의 정규교육을 받을 수 없었고 괴팅겐 물리학과에 다니는 남동생의 물리학 책으로 독학을 했으며, [4] 부엌에 실험실을 만들어 이를 이용한 액체의 화학적 성질에 대한 발견을 해냈다.[8]

가족들을 돌보며 자신이 가장 많은 시간을 보내는 주방에서 틈틈히 물리학을 연구하다가 표면장력을 발견하고, 실험 결과를 담은 서신을 괴팅겐 대학 물리학과 교수들에게 보냈지만 어떤 응답도 받지 못했다가 1891년 괴팅겐 대학교의 물리학자 존 윌리엄 스트럿 레일리에게 보낸 서신이 학술지 네이처에 제보되면서 세상에 알려졌다.[4]

1891년에 아그네스의 논문이 인정받고 출간된 후에는, 분자 필름의 표면력, 유리 위의 다른 액체의 접착력, 유제 및 용액의 경계 표면 장력에 대해 더욱 자세히 조사하였고, 네이처, Wissenschaftliche Rundschau 및 Annalen der Physik에서 연구 결과를 발표하며 1931년까지 자신의 논문을 출판하였다.[9]

1931년에 아그네스는 콜로이드 협회로부터 Laura Leonard 상을 받고, 1932년에는 Braunschweig University of Technology로부터 명예 박사 학위를 수여받았다.[4]

1932년 아그네스는 노벨상을 수상했다.[10]


아그네스는 1935년 11월 21일에 세상을 떠났다.

3 기념

4 출처

  1. 헬렌 체르스키. 《찻잔 속 물리학》. 북라이프. ISBN 9791188850068. 
  2. “Agnes Pockels, química”. 《Mujeres con ciencia》. 
  3. Byers, Nina (ed); Williams, Gary (2010). 《Out of the Shadows : Contributions of Twentieth-Century Women to Physics》. Cambridge: Cambridge University Press. 36–42쪽. ISBN 9780521169622. 
  4. 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 류정은 (2007년 3월 28일). “재조명해야 할 여성 과학자 (2)”. 《포항공대신문》. 2019년 11월 30일에 확인함. 
  5. 헬렌 체르스키. 《찻잔 속 물리학》. 북라이프. 
  6. “[기초과학이야기] 표면기술이 선도하는 과학세계”. 《동아사이언스 미디어》. 
  7. “Agnes Pockels: The Invention of the "Slide Trough". X Timeline. 18 October 2013에 원본 문서에서 보존된 문서. 13 July 2013에 확인함. 
  8. 케빈 에슈턴. 《창조의 탄생》. 북라이프. 
  9. “Who was Agnes Pockels?”. 《Technische Universität Braunschweig》. 
  10. 케빈 에슈턴. 《창조의 탄생》. 북라이프.