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신앙과 과학 이야기

하나님을 사랑한 과학자, 줄(Joule)

2020년 03월 임준섭 목사 (사랑의교회, 분자생물학 이학 박사)

 새 학기 첫날, 등교를 준비하던 시찬이는 젖은 머리를 말리다가 깜짝 놀랐어요. 헤어드라이어가 갑자기 너무 뜨거워졌거든요. “앗, 뜨거!” 도저히 손으로 들고 있을 수 없을 만큼 뜨거워서 순간 드라이어를 놓치고 말았어요. 시찬이는 서둘러 플러그를 뽑고, 드라이어를 살펴봤어요. 헤어드라이어 속에는 코일이 감겨 있었는데, 플러그를 뽑은 후에도 여전히 벌겋게 달아올라 있었어요.


열의 원리를 밝히다!
헤어드라이어는 전기를 열로 바꿔서 차가운 공기를 뜨겁게 만들어 내는 기계예요. 시찬이의 드라이어는 아마도 전기가 흐르는 코일 부분에 문제가 생겨서 과도하게 열이 발생했을 거예요.
열은 다른 물질을 통해 전달되는 에너지의 한 형태인데, 전기가 흐르는 도체에 전류가 흐를 때 생기기도 해요. 헤어드라이어는 바로 이런 원리를 이용한 것이며, 이는 소위 ‘줄의 법칙’(Joule’s Law)이라고 해요. 이것을 밝힌 과학자가 영국의 물리학자인 제임스 줄(James P. Joule)이라서 그의 이름을 딴 거예요.
줄은 열역학 제1법칙으로도 알려진 ‘에너지 보존의 법칙’(Law of energy  conservation)을 발견한 학자예요. 전 세계 공통으로 사용되는 열의 일당량 국제 표준 단위인 ‘줄’(J, Joule) 역시 그의 이름에서 비롯된 것이에요.


열과 에너지의 과학자, 줄
전 세계 과학계에서 가장 저명한 영국 왕립학회의 회원이기도 했던 줄은, 켈빈 온도(K)로 유명한 물리학자인 윌리엄 톰슨(William Thomson)과 함께 ‘줄-톰슨 효과’(Joule-Thomson effect)를 밝히기도 했어요. 이는 압축한 기체를 좁은 통로로 지나가게 하는 것만으로도 기체의 온도가 떨어지는 현상을 밝힌 것인데, 후에 냉각기의 원리로 적용되죠. 따라서 줄은 겨울에는 따뜻하게, 여름에는 시원하게 할 수 있는 열과 에너지에 관한 발견으로 탁월한 업적을 남긴 위대한 과학자라고 평가받고 있어요.
그러나 그의 일생은 그리 평탄하지 않았어요. 영국 맨체스터지역의 설퍼드(Salford)에서 태어난 줄은 정규 교육을 받은 적이 없어요. 그래서 처음 과학계에서 그의 업적은 과소평가되기도 했죠. 또한 그는 어릴 적에 척추병을 앓았고, 노년에도 여러 질병과 경제적인 어려움으로 힘든 시간을 보냈어요. 그러나 한결같이 하나님을 신뢰하며 진심으로 경외했어요.
줄은 당시 영국과 유럽을 휩쓸던 다윈의 진화설에 대항한 학자 중 한 명으로 알려져 있어요. 무엇보다 줄은 자연 세계에 운행하는 놀랍고도 위대한 힘, 즉 에너지가 창조주 하나님의 위대하신 성품을 드러내는 것이라고 믿었어요. 영원히 변치 않으시며 소멸하지 않으시는 하나님의 성품이 다양한 상태로 존재하는데, 변하지 않는 에너지의 특징에도 반영돼 있다는 믿음이 있었던 거예요. 그리고 이 같은 믿음을 통해 밝혀진 것이 바로 ‘에너지 보존의 법칙’이에요.


하나님의 사명자, 줄
“때가 아직 낮이매 나를 보내신 이의 일을 우리가 하여야 하리라 밤이 오리니 그때는 아무도 일할 수 없느니라”(요 9:4) 이 말씀은 제임스 줄의 묘비에 새겨진 말씀이에요. 누구보다 뜨겁게 일생을 살았던 하나님의 사명자, 제임스 줄은 1889년에 세상을 떠난 뒤, 영국 부르크랜드 공동묘지에 묻혔어요. 그는 수많은 역경과 어려움 가운데서도 죽음에 이르는 순간까지 하나님께서 맡겨 주신 사명을 위해 뜨겁게 삶을 불태웠던 하나님의 과학자였죠. 하나님께서 주신 사명을 이루기 위해 열정적으로 살다간 줄과 같이 <큐틴> 친구들 가운데서도 하나님의 사명자들이 가득 나타나기를 기대해요.


Vol.88 2020년 3월호

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