도전! 과학자 골든벨 - 이태규 박사 집중탐구

대한민국 화학계 초석을 다진 화학자

이태규(李泰圭) 박사의 집중탐구 수업 자료

주최: 대한민국건국60주년기념사업회 교육분과위원회, 한국교육단체총연합회

후원: 동아일보, 과학문화교육연구소

1. 이태규 박사는 어떤 분이신가요?

이태규의 박사의 좌우명은 “예리한 관찰과 끊임없는 노력(Keen Observation and Everlasting Effort)"이다.

우리나라 최초의 화학분야 박사이자 노벨상 후보로 거론되셨으며, 우리나라 최초의 노벨상 추천위원을 지내시기도 하였다. 대한화학회의 전신인 조선화학회 설립의 중요한 역할을 하셨고, 해방 후 서울대학교 설립에도 기여를 하셨다. 또한 1973년 영구귀국하신 후  한국과학기술원 석좌교수로 재직하시면서 많은 제자들을 길러내셨으며 우리나라 화학계가 현재의 수준에 이른 데에는 이태규 박사의 헌신으로 인해 가능한 일이었다.

촉매작용, 반응속도론, 유변학, 액체 이론 등의 분야에서 여러 우수한 연구 업적을 발표하였으며, 특히 그의 연구 중 액체의 점성도에 관한 “리-아이링 이론(Ree-Eyring Theory)"은 대표적인 것이다.

이태규(1902-1992) 박사는 1902년 충남 예산군 예산면 예산리(현재 예산읍)에서 한학자 이용균씨의 6남 3녀 중 차남으로 태어났다. 어렸을 때부터 자연현상에 대해 호기심이 많았다. 개명한 한학자였던 그의 부친은 “태양 아래에서는 물체의 그림자가 커졌다 작아졌다 하는데 촛불 아래서는 왜 항상 그대로 있어요?” 등과 같은 질문을 하는 이태규의 호기심을 억압하지 않고, 그의 질문에 성실히 대답해 주었다. 그의 부친은 어린 이태규에게 자립심과 독립심을 길러주기 위해 많은 노력을 기울였고, 그가 역경을 극복하고 훌륭한 과학자로 성장하는데 아버지의 가르침이 큰 역할을 했다. 남달리 영특한 이태규를 학교에 입학시키려고 했지만 학교에서 나이가 어리다는 이유로 입학이 허용되지 않았다. 부친의 청과 설득으로 정식입학이 아닌 청강생의 신분으로 학교에 다니게 됐다. 성적이 뛰어나 월반을 거듭해 4년 만에 경성보통학교를 졸업하고, 1915년 도지사의 추천으로 당시 최고의 명문이던 경성고보에 입학하였다.

처음 경성고보에 입학한 이태규는 시골티 나는 행색에 열등감을 가진 적도 있었지만 지기 싫어하는 성격으로 성적에서 곧바로 수석을 차지하고 열등감을 극복해냈다고 한다. 경성고보를 졸업한 이태규는 3학년 시절부터 화학을 가르치던 일본인 호리 선생의 조수로 남게 되면서 여러 가지 실험을 도왔는데, 그중 산소제조 실험을 가장 재미있어 했다. 소학교 교사가 되고자 했던 이태규는 호리선생의 지도아래 세계적인 화학자로 꿈을 바꿨다. 1920년 관비 유학생으로 결정돼 일본 히로시마 고등학교에 입학한 이태규는 1년여를 밤낮으로 공부하여 모든 분야에서 일본 학생을 모두 제치고 수석의 자리에 올랐고, 1924년 교토대학교에 장학금까지 받으면 당당하게 입학하였다.

경성고보 시절 무전여행 할 때

(개성 선죽교에서 왼쪽에서 세 번째가 이태규 박사)

교토대학 3학년 때 일본 최고의 화학자인 호리바 신기찌가 지도교수로 결정되었는데, 호리바 교수는 일본인 학생들보다도 더 이태규를 아끼고 관심을 가져주었다. 1931년 환원니켈이 존재할 때 일산화탄소의 분해에 관한 연구로 한국인으로서는 최초로 이학박사 학위를 받았다. 이 일은 일본 언론이 보도하면서 화제를 불러일으켰다.

그 후로 국내에 일자리가 없었던 이태규 박사는 조수로서 7년의 세월을 교토대학에서 보냈으면 그 동안 온갖 차별대우에 아랑곳하지 않고 연구에만 몰두하였다. 7년의 조수 생활 끝에 조선인이라는 차별을 극복하고 교토대학의 조교수로 임용되었다. 이는 교수회의에서 호리바 교수가 □학문에 민족이 따로 있느냐?□라고 주장하며 교수임용을 관철시켰다고 한다. 비록 조교수가 됐지만 학문적 한계를 극복할 수 없었던 이태규는 세계석학들이 모여 있는 미국으로 떠날 결심을 했지만, 일본 정부는 전쟁준비로 광분할 때라서 외화를 낭비할 수 없다며 국비유학을 저지하였다.

이태규 박사의 교토제국대학 시절 노트

이태규 박사 조수시절 호리바 선생과 함께

(앞줄 중앙 호리바 선생, 뒷줄 오른쪽 두 번째 이태규 박사)

그러나 당시 일본에서 금강제약을 경영하던 전용순씨가 미국까지 여비전액을, 그리고 경성방직의 김연수씨가 미국에서의 생활비를 부담해 주었다. 특히 김연수씨는 당시 쌀 200가마 값인 1천원을 주며 “이 돈은 나 개인 김연수가 주는 것이 아니고 조국이 그대에게 주는 돈이라고 생각하고 받으시오. 우리민족이 갱생하려면 실력이 있어야 하고, 그러려면 당신 같은 인재를 길러야 할 것이오. 적은 돈이긴 하지만 연구에 도움이 되었으면 하오. 이 돈은 그냥 주는 것이 아니오. 반드시 갚아야 할 것이로되 뒷날 성공하여 조국에게 갚으면 될 것이오”라고 말하였다고 한다.

당시 미국 프린스턴 대학은 과학의 첨단에 있는 세계적 석학들이 모여 있는 요람이었다. 화학에서는 테일러, 아이링, 메이어 같은 유명한 액체 이론가들과 물리학의 위그너, 아인슈타인 같은 석학들이 있었다.

프린스턴 대학에서 초청학자의 자격으로 2년간 머무르는 동안 실험학자인 테일러 박사와 연구를 하다 이태규 박사와 맞지 않아서 1938년 이론화학자인 헨리 아이링 교수와 함께 양자역학을 체계화하는 연구를 했다. 이 기간의 연구업적으로 촉매작용에 관한 연구, 양자역학이론을 도입하여 쌍극자 능률을 계산하여 오르토-파라효과라는 이성체에 대한 첫 이론적 해석을 내린 연구 발표를 해 미국학계에 큰 주목을 받았다.

동경에서 프린스턴 대학으로 떠날 때

또한 표면복합물 이론을 발표하여 촉매반응엔 대한 오류를 지적하여 더 많은 학자들의 관심을 얻게 됨으로써 일본의 학자에서 세계적으로 주목을 받는 학자가 되었다. 그러나 1941년 험악해진 미 ․일간의 관계로 인해 다시 일본으로 돌아와 ‘양자역학’을 강의하여, 일본에 양자화학을 도입한 선구자로 일본 화학사에 큰 업적을 남겼다.

1945년 우리나라가 해방되자 귀국하여 경성대학 이공학 부장과 서울대학교 문리과대학 초대학장을 역임하며 후학을 위한 학문적 기틀을 닦았으나 당시 정치적 상황으로 인해 1948년 9월 아이링 교수가 있는 유타대로 떠났다. 그곳에서 25년 동안 다양한 업적으로 세계화학계에 커다란 공헌을 했다. 이 기간 동안 이룩해 낸 연구 업적은 세계 화학계에 지대한 공헌을 했다.

이 가운데 가장 유명한 논문은 「비뉴턴 유동 이론: Theory of Non-Newtonian Flow」이다. 이 이론은 아이링 박사와 공동으로 연구하였기 때문에 <리-아이링이론: Ree-Eyring Theory>이라고도 불린다. 이 논문은 6․25 한국전쟁으로 생사조차 모르는 가족에 대한 그리움을 잊으려고 밤낮으로 연구한 결과라고 한다. 6․25 한국전쟁이 한창 치열하던 무렵이라 고국에 두고 온 가족들이 전란에 어떻게 되었는지 알 수도 없고 시시각각 전해지는 소식은 불안감만 키워줘서 심난한 마음을 가다듬을까 하고 연구실 창 밖을 내다보고 있을 때 소리 없이 흰눈이 쏟아지면, ‘더욱 더 학문에 정진하자 가족의 생사 문제는 하늘에 맡기자.’ 이 새로운 각오로 연구에 몰두한 지 2년 만에 분자점성학의 기초가 되는 이-아이링 이론을 세웠다.

미국으로 떠나기에 앞서 친구들이 찾아와 축하해 준 흔적

1969년 우리나라 최초의 노벨상 추천위원이 되었다. 1973년 고국으로 돌아와 후학을 가르쳤다. 그는 300여 편에 이르는 논문을 발표하고, 젊은이들과 어울려 연구하고 가르치는 것을 큰 기쁨으로 여겼다. 일제 시대에는 창씨개명을 거부하고 미국시민권을 가지라는 주변의 유혹을 물리친 이태규 교수는 1992년 90세를 일기로 생을 마감할 때까지 나라를 사랑하고 그 사랑을 몸으로 실천한 곧은 과학자였다.

2. 이태규 박사의 과학기술 관련 주된 업적을 알아볼까요?

이태규 박사는 우리나라가 일본의 식민지였던 1931년에 교토제국대학에서 최초로 화학 분야의 학위를 받았으며 식민지 출신이라는 불리함에도 불구하고 1935년에 교토대학의 조교수, 그리고 1943년에 교수가 되었다.

그가 학위를 받았을 때 우리나라 언론은 열렬히 환영하였다. 당시 한국 과학을 대표하는 인물이며, 미래 한국과학의 희망이었다.

“...조선에서 처음으로 리태규씨에게는 리학박사의 학위를 수여하기로 결정되었다는 소식이 왔다. 리태규 씨는 충청남도 례산 출생으로 경성제일고보를 졸업하고 광도고등사범학교를 마친 후 경도제국대학 리과 화학교실에서 삼년간 수학하고 연구를 거듭하던 중 금번에 리학박사의 논문을 제출한 것이다. 리씨는 근년 삼십사 세로 조선이 낳은 최초의 리학박사로 각 방면에 기대가 자못 크다.”

-조선일보 1931년 7월 20일 기사-

“  박사의 학위를 바든 사람이 의학에만은 7, 8년 이래 적지 않게 배출하지마는 다른 과학에는 아즉 한 사람도 업더니 이번에 리학의 학위를 어든 사람이 생기엇다. 경도제국대학 리학부 화학교실에 조수로 잇는 리태규씨는 이번에 그 론문이 경대 교수회에서 통과되엇음으로 불일 문부성에서 정식으로 학위를 엇게 될 것이다.

이태규씨는 본시 충남 례산 태생으로 그곳 공보를 졸업하고 겅성관립고등보통학교와 광도고등사범 리과에서 물리화학을 전공하고 경도제대 리학부 화학과를 소의 2년만에 졸업하고 이래 리학부 조수로 잇는 수재이다.〃

-동아일보 1931년 7월 20일 기사-

일생 중 50여 년을 일본(1920-1945)과 미국(1948-1973)에서 연구자로서 활동하며, 촉매작용, 반응속도론, 유변학, 액체이론 등의 분야에서 여러 우수한 연구 업적을 발표함으로써 탁월한 이론 화학자로 발돋움하였다.

이태규 박사 연구실에서

유타대학 연구실에서 연구원들과 함께(1961년)

특히 “리-아이링 이론”으로 알려진 ,비뉴턴 운동에 대한 이론은 그간 이론적인 접근이 어려웠던 비뉴튼 유동현상을 다룰 수 있는 일반적인 관계식을 제시함으로서 학계의 주목을 받았고, 1958년의 논문("Relaxation Theory of Transport Problems in Condensed System" Industrial and Engineering Chemistry 50, 1036-1040. 그의 아들 회인 및 아이링과의 공동논문임)으로는 미국 화학회의 산업 및 공업화학분과로부터 상패(honor scroll)를 받기도 했다.

이태규 박사는 촉매 반응 및 반응속도론, 액체 이론, 유변학(레올로지) 등 이론화학의 여러 분야에 걸친 연구업적을 발표했지만, 가장 유명한 업적이며 가장 공들여 연구한 분야는 유변학 분야였다.

유변학은 물질의 변형과 흐름 현상을 연구하는 20세기 들어 성립한 최신 분야이다. 이태규 박사는 유변학 중에서도 이론적 취급이 매우 어려운 비뉴턴 유동을 연구하였다. 비뉴턴 유동이란 물체의 변형속도가 외부의 작용(stress)에 정비례하지 않는 경우를 말하는데, 그 둘이 정비례 관계에 있어 점도(viscosity)가 일정한 뉴튼 유동에 비해 훨씬 복잡하고 이론적 접근이 쉽지 않았다. 1950년 초 비뉴턴 유동현상을 취급할 수 있는 일반 이론, 즉 점도의 일반 공식을 제시하여, 1955년 아이링과 함께 논문을 발표하였다.  이 이론은 리-아이링 이론으로 불리며 당시 학계의 주목을 받았고, 그를 이용한 1958년의 논문으로는 미국 화학회로부터 표창을 받기도 하였다. 비뉴턴 유동이론(Non-Newtonian Theory)은 비뉴턴 유동의 여러 가지 현상을 잘 설명할 수 있어 그간의 여러 이론의 혼란을 없애는 데 공이 컸다. 이태규 박사는 이후로도 계속 이 일반 공식을 이용하여 여러 물질의 우변학적 성질을 설명하기 위해 노력하였다.

리-아이링 공식

3. 이태규 박사는 우리나라 화학계에 어떤 기여를 하셨나요?

1945년 해방 이후 귀국한 이태규 박사는 경성대학 이공학부장과 이듬해 국립 서울대학교 문리과대학장으로서 당시의 혼란스러운 상황에서 학문연구와 교육의 정착을 위해 노력하였다. 특히  1946년 안동혁, 리승기 등과 함께 대한화학회(창립당시의 이름은 조선화학회)를 조직하여 화학분야의 정착에 큰 기여를 하였을 뿐 아니라, 이 화학회가 도화선이 되어 많은 학회가 발족함으로 인해 이 땅의 학문연구의 기반조성에 좋은 촉진제의 역할을 수행했다.

미국의 유타대학에 자리 잡은 이후에 이태규 교수가 활동하던 1950년대 중반부터 1970년대 초까지 유타대학으로 화학 및 기타 과학 분야로 많은 수의 한국 학생들이 유학을 와서 이태규의 직간접적인 지도를 받으며 공부한 결과 양강, 한상준, 장세헌, 김각중, 전무식, 백운기 박사 등 한국 화학계를 이끌 여러 탁월한 학자들이 배출되었다.

1973년 한국과학원이 명예교수로 귀국한 이후에는, 칠순을 넘긴 나이에도 연구 활동을 계속하며, 여러 학생들의 학위 연구를 직접 지도하였다.

<주요 논문>

강의하시는 이태규 박사

이태규 박사가 기증한 도서

․ 환원 니켈 존재 하에서의 일산화탄소의 분해, 일본 물리화학잡지, 1927. 1(이 논문으로 1931년 박사학위 받음)

․ Calculation of Dipole Moments from Rates of Nitration of Substituted Benzenes and its Significance for Organic Chemistry, 물리화학잡지(미국에서 처음 발표한 논문), 1940, 8

․ The Effects of Substituents on the Oxidation-Reduction Potentials of Organic Substances, 일본물리화학저널, 1945, 19(일본에서 마지막 논문)

․ 페놀과 아민 산화에서 치환기의 효과, 대한화학사회, 1949, 1(4)(한국에서 처음 발표한 논문)

․ The Inductive Effect and Chemical Reactivity Ⅰ. General Theory of the Inductive Effect and Application to Electric Dipole Moments of Haloalkanes, 미국화학사회, 1951, 73(유타 주에서 첫 번째 논문)

․ 비뉴턴이론Ⅰ고체플라스틱 시스템, 응용물리학잡지, 1955, 26(가장 유명한 논문, 리-아이링 이론이라고도 불림)

․ 비뉴턴이론Ⅱ. 고분자 용액 시스템, 응용물리학잡지, 1955, 26(가장 유명한 논문, 리-아이링 이론이라고도 불림)

․ Statistical Mechanics of the Parallel Hard Squares in Canonical Ensemble, 물리화학잡지, 1972, 56(유타 주에서 마지막 논문)

․ Theoretical Prediction of the Thermodynamic Properties of Liquid Crystalline p-azoxyanisole, 대한화학회, 1976, 20(카이스트에서 첫 논문)

․ 수소결합에 의한 Poly(Carboxylic Acid)와 Poly(Ethylene Oxide)복합체의 형성, 미국고분자과학잡지, 1988, 26(학생들과의 공동연구)

․ PMAA와 PEO의 혼합체에서 PMAA의 Tacticity가 PEO의 결정 모양과 결정 속도에 미치는 영향, 고분자 과학 잡지, 1990, 28(2)(학생들과 공동연구)

그 외에 300여 편의 논문이 발표되었다.

5․16 민족상 수상

주요 수상 내역

․ 1958년 미국화학회에서 명예 상패를 받음.

․ 1960년 대한민국 학술원상

․ 1965년 노벨상 추천위원(화학분야)

․ 1971년 국민훈장 무궁화장

․ 1972년 대한화학회 명예회장 추대

․ 1976년 서울시문화상

․ 1980년 5․16민족상

․ 1982년 세종문화상

4. 이태규 박사의 발자취를 찾아서

1) 이태규 박사의 묘역이 있는 국립 현충원

가. 묘역현황

• 총 부지 면적: 1,430,000㎡(432,500평)

• 묘지 면적: 350,000㎡(106,000평)

• 안장 위수: 54,460

나. 묘역별 소개

• 국가원수 묘소: 리승만 초대대통령, 박정희 대통령 묘소 안장

• 임시정부요인 묘역: 이 묘역에는 대한민국 임시정부 총무장급(현 장관급)이상의 직위를 역임한 순국열사 17분이 안장되어 있는데 이 분들을 보면 “한국통사”로 민족혼을 일깨웠던 임시정부 2대 대통령 박은식. 외무총장 신규식, 통의부총장 김동삼 등이다.

• 애국지사 묘소: 207위의 애국지사들이 안장

• 무후선열 제단: 독립운동을 하다가 순국하였으나 유해도 찾지 못하고 후손도 없는 순국선열 132분을 위패로 봉안하고 있다.

• 국가유공자 묘역: 나라의 발전과 민족중흥을 위해 몸 바치신 국가유공자 61위가 제 1, 제2, 제3 묘역 등에 안장되어 있다.

․ 이태규 박사는 국가유공자 제 2 묘역에 안장되었다.

• 장병 묘역: 장군묘역(제1, 제2, 제3묘역으로 조성되어 있으며 군 장성 355위 안장), 장교묘역(대령이하의 장교, 5급 이상의 군무원 등 4,518위 안장), 사병묘역(하사관병, 6급 이하의 군무원 등 48,488위 안장), 제일학도의용군묘역(6.25 당시 자진 참전한 제일학도의용군 전사자 50위 안장)

• 경찰 묘역: 전사 순직한 경찰 811위 안장

• 일반 묘역: 애국지사, 군인, 군무원 및 경찰 외 살신성인의 정신으로 인명을 구하다가 순직하는 등 국가와 사회에 귀감이 되는 훌륭한 일을 하신 분이 안장되어있으며, 1,300㎡ 면적에 670위를 안장할 수 있도록 조성되어 있다.

다. 유품전시관

유품전시관은 순국선열과 호국영령들이 생존시 사용하던 유품과 전리품이 전시된 곳이다. 1990년 8월 31일 건립된 이 건물은 연건평 437평의 출근콘크리트 기와조 2층 건물로 기둥, 주춧돌, 지붕 등은 고전 한국식이고 기타 부분은 현대식으로 된 절충식 건물이다. 국립묘지에 안장되어 있는 고인의 유품과 각종 전리품을 충렬실, 충무실 3개 부분으로 구분, 전시․운영하고 있다.

유품전시관

• 충렬실: 일제침략시 조국 광복을 위해 투쟁하다 순국하신 애국선열들의 유품 전시

• 충훈실: 광복 후 정치, 경제, 사회, 문화 등 각 분야에서 국가발전에 헌신하신 국가 유공자의 유품 전시

․ 이태규 박사의 경도제국 대학시절 노트, 과학기술원에서 연구하신 노트, 사용하시던 지팡이, 연구하다 쓰고 남은 몽당연필, 훈장, 신문기사, 전기집, 국제 저명 학술지에 발표논문, 유타대학시절 사진 등이 전시되어 있다.(사진이 금지되어있다.)

• 충무실: 6.25 전쟁 시 국토를 지키다 산화하신 국군, 경찰, 학도의용군, 월남전 전사자 등 호국영령들의 유품과 전리품 전시

위치: 서울시 동작구 동작동 산 44-7

개방시간 : 연중무휴 (차량출입은 08:00부터 가능)

-동절기(11월~2월) : 07:00~17:00

-하절기(3월~10월) : 06:00~18:00

2) 이태규 박사의 기증 도서 및 동상이 있는 한국과학기술원(KAIST)

설립 목적

- 심오한 이론과 실제적인 응용력을 갖춘 고급과학인재의 양성

- 국책적 중장기 연구개발 및 국가과학기술 저력배양을 위한 기초응용연구

- 타 연구기관, 산업계 등에 대한 연구지원

도서관입구에 있는 흉상

이태규 박사 기증도서

1973년부터 1992년까지 이태규 박사는 한국과학기술원명예교수로 재직하면서 연구와 교육활동을 하였다. 이곳에서 여러 편의 논문을 발표하고 학생들을 지도하였다.  한국과학기술원 과학도서관 입구에 이태규 박사의 흉상이 세워져 있다. 전시장에는 앨범과 학위증이 전시되어있고, 기증도서가 보관되어 있다.

위치: 대전광역시 유성구 구성동 372-1번지

4. 이태규 박사의 연구 맛보기

[1] 촉매와 반응속도

이태규 박사가 경성고등보통학교를 졸업하고 호리선생의 조수를 할 때 가장 재미있어 하던 것이 산소제조 실험이었다. 산소를 만들려면 염소산  칼륨을 가열하면 된다. 그러나 웬만큼 가열해서는 산소가 잘 얻어지지 않았지만, 이산화망간을 넣으면 산소를 쉽게 얻을 수 있다. 산소를 얻었는지를 확인하려면 성냥불을 불어서 끈 다음 이내 넣어보면 산소가 있으면 성냥에 불이 다시 붙는다. 이때 의문이 생겼다. 왜 이산화망간을 넣으면 쉽게 산소를 얻을 수 있느냐는 것이었다. 호리 선생님께 이러한 의문을 제시했더니 촉매의 역할에 대해 설명해주었다. 촉매라는 말은 이태규 박사에게 큰 충격이었고, 이 주제는 이태규 박사의 박사학위 논문으로 연결되었다.

이와 관련 있는 내용을 살펴보고 탐구활동을 해보자.

[탐구] 반응속도에서 촉매의 역할

과산화수소 분해 반응에 촉매가 미치는 영향을 알아보자.

무엇이 필요할까요?

메스실린더(250mL), 비커, 이산화망간, 과산화수소, 묽은 인산, 요오드화칼륨, 생감자, 식용색소, 피펫(스포이트), 비닐장갑, 주방용세제

어떻게 할까요?

․ 250mL의 2개의 눈금 실린더에 주방용세제 수용액 5mL, 과산화수소수 15mL, 약간의 식용색소를 각각 넣는다.

․ 눈금 실린더에 이산화망간을 한 숟가락 넣고 그 변화를 관찰한다.

․ 향불을 눈금 실린더 안에 넣었을 때 어떤 변화가 나타나는지 관찰한다.

왜 그럴까요?

․ 과산화수소의 분해 반응에서 이산화망간은 어떠한 역할을 하였을까?

․ 과산화수소의 분해 반응에서 발생한 거품 속 기체는 무엇일까?

그렇게 생각한 이유는?

[2] 액체의 점성에 관한 이론인 유변학(레올로지; Rheology) 경험하기

연구생활에 몸이 배어 있던 이태규 박사는 해방 후 좌익계 학생들의 신탁통치 반대, 국대안 반대, 심지어 반인륜적인 행패에 실망 등으로 충격을 받고 1948년 9월 솔트 레이크 시티에 있는 유타 대학을 떠났다. 유타 대학에는 아이링 박사의 초청으로 갔으므로 이태규 박사와 아이링 박사는 공동으로 연구를 하였다. 아이링 박사는 이태규 박사가 연구에만 몰두할 수 있도록 재정적 지원을 아끼지 않아, 전에 없이 안정된 분위기에서 연구 활동을 계속할 수 있었다. 이 가운데 세계적으로 가장 유명한 이-아이링 이론을 발표하였다. 이 이론의 기초는 물속에서 천천히 걸으면 저항이 작아서 걷기가 쉽지만, 빠르게 걸을수록 물의 저항이 커져 걷기 힘들다. 이태규 박사가 발표한 식은 다음과 같다.

: 용액의 점성도

: n종류 유동단위가 점령하는 표면적률

: n종류 유동단위의 완화시간

: 특정 밀기 부피

s: 밀기 속도

유변학이 어려워 접근하기 어렵지만 간단하게 알아보자. 유변학은 물질의 흐름과 변형에 관한 학문이다. 유변학은 화공, 기계, 섬유, 재료, 항공, 고분자 등 공학뿐만 아니라 물리, 수학, 화학 등 순수과학과 의약, 식품 등 여러 분야와 관련된 대표적인 학문이다. 유변학 즉 레올로지, 이 용어는 기원전 505년에 Herachitus에 의해서 그리스어로서 ‘만물이 유전한다. 혹은 ‘만물이 흐른다.’란 뜻이다. 1929년 레올로지라는 용어가 Bingham에 의해 만들어졌으며, 미국에서 레올로지 학회가 성립되었을 때 그 정의가 채택되었다. 유변학의 기초 이론은 물 등은 점성만 가지고 있고, 고체는 탄성만 가지고 있다는 고전역학에서 탈피해서 모든 물질이 두 가지 성질을 다 가지는 점탄성 물체라는 것이다.

유체의 움직임에 대한 저항

외부 힘에 의하여 변형을 일으킨 물체가 힘이 제거되었을 때 원상태로 돌아가려는 성질

물체에 힘을 가했을 때 액체로서의 성질과 고체로서의 성질이 동시에 나타나는 것

물을 관 속으로 흘러내려가도록 했을 때, 그 관이 한 가운데를 지나는 물의 분자는 인력에 의해 거침없이 내려가나 관의 내부 면에 붙어 있는 물의 분자는 관에 붙는 힘이 더 강함으로 자신의 주변에 있는 물의 분자들을 잡아당겨서 못 내려가도록 하는 힘을 발휘하게 된다. 그러나 워낙 내려가는 물 분자들의 힘이 강하므로 끌려서 내려가게 되는데, 이때 내려가지 못하게 작용하는 것을 완화작용이라고 한다. 그 완화작용에 대한 원리를 규명한 것이 ‘수송현상의 완화원리’인 것이다. 그래도 액체 가운데 물은 그 분자의 힘이 다 균일하다고 볼 수 있어서 수송현상도 빠르고 또 완화작용을 하는 시간 즉, 완화시간이 빠르지만 끈끈한 액체인 기름 같은 것은 각기 분자의 힘이 다르기 때문에 물처럼 그렇게 간단하게 빠른 수송현상을 일으키지 않는다.

분자의 힘이 다르면 완화시간이 더디게 되는데 그것은 분자 가운데 작은 것과 큰 것이 있어 작은 것은 빨리 내려가지 않겠다고 버티게 된다. 그래서 분자의 힘이 균일한 물의 수송현상과 커다란 차이를 나타내게 된다. 즉 물은 빨리 내려가고 가름은 더디게 내려가는 것이다. 그러므로 물은 ‘뉴턴 유동 방정식’을 만족시킨다. 그러나 기름 같은 액체는 그렇지 못하다. 그렇지 못한 현상을 ‘비뉴턴 유동 방정식’이라고 보았고, ‘비뉴턴 유동 방정식’을 이태규 박사가 처음으로 증명해 낸 것이다.

[탐구] 누가 누가 빨리 잠수하나?

물처럼 쉽게 따를 수도 있는 액체도 있고, 물엿처럼 따르기 어려운 액체도 있다.  왜 똑같은 액체지만 다를까? 액체의 끈적거리는 성질을 점성이라고 한다. 여러 가지 액체에 뛰어드는유리 구슬의 잠수 속도를 비교하면 그 물질의 점성을 알 수 있다.

무엇일 필요할까요?

물, 기름, 에탄올, 유리구슬 4~5개, 유리판, 스포이트, 눈금실린더 3개

어떻게 할까요?

․ 유리판에 물, 에탄올, 기름을 스포이트로 3방울씩 떨어뜨린 후 유리판을 기울여 보아 그 흘러내림을 관찰한다.

․ 3개의 메스실린더에 각각 물, 기름, 소독용 알코올(에탄올)을 넣는다.

( 위에 1cm 정도 여유를 두고 담도록 한다.)

․ 각각에 유리 구슬을 1개씩 동시에 넣고 바닥에 떨어지는 순서를 비교한다.

왜 그럴까요?

1. 유리판에 물, 기름, 에탄올을 기울여서 흘릴 때의 모양과 흐르는 속도를 서로 비교하여 기록해 봅시다.

2. 3개의 메스실린더에 나프탈렌을 동시에 떨어뜨렸을 때,  어떠한 순서로 나프탈렌이 떨어질까요?

그리고 그 이유는 무엇일가요?

대한화학회의 활동 목적

대한화학회는 화학 및 그 응용에 관한 학술과 기술의 발전 및 보급에 기여함으로써 과학과 기술의 진흥에 이바지하기 위하여 노력한다.

․ 화학 교육 활동을 통한 화학의 대중화와 미래 화학인의 양성

․ 다양한 학술 활동을 통한 우리나라 화학계의 발전

․ 화학 분야의 산학협력의 구심적 역할을 통한 우리나라 화학 산업의 발전

․ 적극적인 국제 활동을 통한 우리나라 화학계의 세계화

․ 화학 관련 학술 단체간의 협력 증진을 통한 화학계의 발전

․ 화학 관련 정보의 체계적 데이터베이스화를 통한 화학 분야의 정보화 선도