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[공구의 역사] 온도계의 역사
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인류가 처음 온도계의 필요성을 느끼게 된 건 대장간과 빵집 때문이었을 것이라 추측된다. 금속과 빵을 만들 때는 온도를 얼마나 잘 파악하고 있는지가 결정적이다. 오랜 경험을 쌓아야만 온도에 익숙해질 수 있어, 숙련되지 않은 초심자들이 시작하기에 대장간과 빵집은 진입장벽이 높은 업종이었다. 점차 시간이 흘러, 일반인들도 쉽게 온도를 알 수 있도록 여러 연구가 시도되었다.
1593년 이탈리아 발명가 갈릴레이(Galilei)는 용기에 물을 담아, 물의 높이로 온도 변화를 알 수 있는 최초의 온도계를 발명했다. 갈릴레이의 온도계는 가열과 냉각에 따라 온도의 변화를 시각적으로 관찰 가능하다는 점에서 역사적인 평가를 받았지만, 세부적인 온도를 측정하지 못해 실생활에서 사용하는 건 사실 불가능에 가까웠다. 이후, 동료였던 산토리오(Santorio)가 숫자 눈금을 세긴 공기 온도계와 환자에게 사용한 임상용 체온계를 발명하며, 실생활에서 이용하기 쉽도록 보완해나갔다. 하지만 그의 노력에도 불구하고, 기압에 따라 온도 측정이 달라지는 문제는 쉽사리 해결되지 않았다.
1654년 토스카니 대공 페르디난도 2세(Ferdinand II)는 기압에 따른 오차를 해결코자 눈금을 표시한 유리관에 알코올을 넣어 봉인한 온도계를 만들었다. 작은 공 모양의 용기에 얇은 관을 꽂아 액체를 넣은 온도계는 용기 안에 공기가 전혀 들어있지 않아 기압의 영향을 받지 않을 수 있었다. 이 당시 온도계의 재료였던 물과 알코올은 각각 겨울에 얼어붙거나 너무 쉽게 끓어 대중적인 온도계로는 자리 잡지 못했다.
정확한 온도를 측정하는 건 온도계에 중요하지만, 사회적으로 통용될 온도계의 표준 척도를 만드는 것 또한 중요하다. 초기 과학자들은 온도를 정확히 측정하는 온도계를 만드는 것에는 주목했으나, 표준 척도를 만드는 것에는 미흡했다. 그러다 저마다 다른 눈금과 기준을 사용하는 온도계가 불편하다는 목소리가 나오며, 통일된 표준 척도에 대한 논의도 점차 활발히 이루어지기 시작하였다. 1665년 네덜란드 물리학자 하위헌스(Huygens)가 물의 녹는점과 끓는점을 표준 척도로 삼자 제안한 것을 시작으로, 아이작 뉴턴(Isaac Newton) 등 많은 학자가 사회적으로 통용될 온도 단위와 척도 기준을 개선해나갔다.
18세기, 증기기관을 통한 산업 발전이 이루어지며 온도계의 정확성과 실용성은 중요한 문제로 부각되었다. 1714년 독일 물리학자 파렌하이트(Fahrenheit)는 수은을 이용하여 정확하고, 실용적인 화씨온도계를 만들었다. 자신의 이름을 본 딴 온도 척도를 통해 표준화된 화씨온도계는 과학적으로 신뢰할 수 있는 최초의 온도계로 자리 잡았다. 또 1742년, 스웨덴 천문학자 셀시우스(Celsius)가 물의 어는점(0℃)과 끓는점(100℃) 사이를 100등분한 온도계를 제작하였는데, 이것이 바로 오늘날까지 전 세계적으로 사용되는 섭씨온도계였다.
현대에는 직접 접촉하지 않고 온도 측정이 가능한 온도계들이 속속 등장하고 있다. 전자 온도계라 불리는 서미스터 온도계는 열을 감지하는 센서를 이용한다. 기존 온도계들은 기존의 아날로그 온도계들은 온도 측정에 최소 몇 분의 시간은 필요했지만, 서미스터 온도계는 잠깐 대기만 해도 온도가 측정된다. 그리고 적외선 온도계는 온도에 따라 달라지는 적외선 복사 에너지의 세기를 감지하여 온도를 측정한다. 원거리에서 온도 측정이 가능해 온도를 잴 수 없는 산업용으로 많이 사용한다. 2020년 코로나19 유행에서 감염 우려가 있는 접촉식 온도계의 대체재로 적외선 체온계가 점차 널리 보급되고 있다.
글 _신성호 / 사진 _ 위키피디아
