자크 샤를
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1. 개요
자크 샤를은 프랑스의 과학자이자 발명가로, 수소 기구 비행의 선구자이며, 샤를의 법칙으로 알려진 기체 팽창에 대한 법칙을 발견했다. 그는 1783년 세계 최초의 수소 기구를 제작하여 샹 드 마르스 공원에서 발사했으며, 같은 해 12월에는 니콜라-루이 로베르와 함께 최초의 유인 수소 기구 비행을 성공시켰다. 또한, 1787년 기체의 부피와 온도 사이의 관계를 실험적으로 밝혀 샤를의 법칙의 기초를 마련했다. 샤를은 1823년 파리에서 사망했으며, 그의 업적을 기리기 위해 수소 기구는 '샤를리에르'라고 불리게 되었다.
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| 자크 샤를 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 이름 | 자크 알렉상드르 세자르 샤를 |
| 출생일 | 1746년 11월 12일 |
| 출생지 | 보장시, 프랑스 왕국 |
| 사망일 | 1823년 4월 7일 (76세) |
| 사망지 | 파리, 프랑스 부르봉 왕정 |
| 국적 | 프랑스 |
| 분야 | 물리학 수학 열기구 |
| 소속 | 프랑스 과학 아카데미 |
| 학력 | 프랑스 국립 공예원 |
| 알려진 업적 | 샤를의 법칙 |
| 참고 문헌 | |
| 게이뤼삭의 저널 | 게이뤼삭, L'An X – 1802, 《기체 및 증기의 팽창 연구》, Annales de chimie, XLIII, 137 |
| 고프의 저널 | J.B. 고프, 《모호한 샤를》, Isis, 70(4), 1979년 12월, 576–579 |
2. 생애
(내용 없음)
2. 1. 초기 생애
자크 샤를은 1746년 프랑스 상트르발드루아르 레지옹의 루아르셰르 데파르트망에 있는 보장시에서 태어났다.2. 2. 결혼과 사랑
자신보다 37세 연하인 크레올 여성 쥘리 프랑수아즈 부쇼 드 에레트(Julie Françoise Bouchaud des Hérettes프랑스어, 1784–1817)와 결혼했다. 시인 알퐁스 드 라마르틴(Alphonse de Lamartine프랑스어) 또한 그녀와 사랑에 빠졌다고 전해진다. 쥘리는 라마르틴의 1820년 자서전적 시 "호수"(Le Lac프랑스어)에 등장하는 엘비르(Elvire프랑스어)의 실제 모델이 되었다. 이 시는 슬픔에 잠긴 남성의 시점에서 열렬했던 사랑을 회상하는 내용을 담고 있다. 또한 라마르틴의 유명한 시집인 『명상시집』(Méditations poétiques프랑스어, 1820) 역시 쥘리와의 만남과 그녀의 죽음에서 영감을 받아 쓰여졌다.2. 3. 말년
샤를은 자신보다 37살이나 어린 크레올 여성인 쥘리 프랑수아즈 부쇼 드 에레트(Julie Françoise Bouchaud des Hérettes프랑스어, 1784–1817)와 결혼했다. 시인 알퐁스 드 라마르틴이 그녀에게 반했으며, 그녀는 라마르틴의 1820년 자서전적 시 "Le Lac|호수프랑스어"에 등장하는 엘비르(Elvire)의 모델이 되었다는 이야기가 있다. 또한 라마르틴의 『Méditations poétiques|명상시집프랑스어』(1820)의 발상의 원천이 그녀와의 만남과 사별이었다고도 전해진다. 샤를은 아내 쥘리보다 오래 살았으며, 1823년 4월 7일 파리에서 사망했다.3. 수소 기구 비행
샤를은 로버트 보일의 연구 등 당대 과학 지식을 바탕으로 수소가 공기보다 가볍다는 점에 착안하여 이를 이용한 기구 개발에 나섰다.[8] 그는 기구를 설계한 후, 뛰어난 기술을 가진 로베르 형제와 협력하여 고무를 입힌 비단으로 가볍고 기밀성이 높은 기구를 제작했다.[9]
1783년 8월 27일, 샤를과 로베르 형제는 파리 샹 드 마르스 공원에서 세계 최초의 수소 기구를 성공적으로 띄워 보냈다.[10] 이 무인 비행은 많은 이들의 관심을 끌었으며, 벤저민 프랭클린도 이를 지켜보았다.[11] 같은 해 12월 1일에는 샤를 자신이 니콜라-루이 로베르와 함께 직접 제작한 유인 수소 기구를 타고 튈르리 정원에서 이륙하여 성공적인 비행을 마쳤다.[8][11] 이는 몽골피에 형제의 열기구 비행 이후 불과 10여 일 만의 일이었다. 첫 비행 후에는 혼자서 더 높은 고도까지 상승하는 기록을 세우기도 했다.[9][13]
샤를의 이러한 선구적인 비행은 수소 기구의 시대를 열었으며, 그의 공적을 기려 수소 기구는 '샤를리에르(Charlière)'라는 별칭으로 불리게 되었다.[9] 비록 샤를 자신은 이후 다시 비행하지 않았지만, 그의 연구와 성공은 항공 기술 발전에 중요한 기여를 했다.[9]
3. 1. 세계 최초의 수소 기구
샤를은 약 100년 전인 1662년 로버트 보일이 발표한 보일의 법칙과 동시대 과학자인 헨리 캐번디시, 조지프 블랙, 티베리우스 카발로의 연구를 바탕으로 수소가 기구를 띄우는 데 적합하다고 생각했다. 그는 기구를 설계하고 파리의 빅투아르 광장에 있는 공방에서 로베르 형제(안-장과 니콜라-루이)와 함께 제작에 착수했다. 로베르 형제는 고무를 테레빈유 용액에 녹여 비단 천에 바르고 꿰매어 가볍고 가스가 새지 않는 주머니를 만드는 방법을 개발했다. 원래 사용된 비단은 빨간색과 흰색이었으나, 고무 처리 과정에서 변색되어 빨간색과 노란색이 되었다.
1783년 8월 27일, 샤를과 로베르 형제는 현재 에펠탑이 서 있는 샹 드 마르스 공원Champ de Mars프랑스어에서 세계 최초의 수소 충전 기구를 발사했다. 당시 벤저민 프랭클린을 포함한 많은 군중이 이 광경을 지켜보았다. 이 기구는 지름 약 4m, 부피 35m3의 비교적 작은 크기였으며, 약 9kg의 무게만 들어 올릴 수 있었다. 기구를 채운 수소는 0.25ton의 황산을 0.5ton의 폐철 조각에 부어 만들었다. 수소 가스는 납 파이프를 통해 주입되었는데, 생성 시 뜨거웠던 가스를 냉각시키지 않아 기구 안에서 식으면서 수축하는 바람에 완전히 채우는 데 어려움을 겪었다. 기구가 부풀어 오르는 과정은 매일 보고되었고, 구경꾼들이 너무 많이 몰려들자 26일 밤에는 기구를 4km 떨어진 샹 드 마르스 공원으로 몰래 옮겨야 했다.
기구는 북쪽으로 45분간 비행했으며, 말을 탄 사람들이 뒤를 쫓았다. 약 21km 떨어진 고네스 마을에 착륙했는데, 하늘에서 내려온 정체불명의 물체에 공포를 느낀 현지 농민들이 곡괭이나 칼 등으로 기구를 파괴했다고 전해진다. 이 프로젝트의 자금은 바르텔레미 푸조 드 생퐁이 조직한 모금을 통해 마련되었다.
3. 2. 최초의 유인 수소 기구 비행
1783년 12월 1일 오후 1시 45분, 자크 샤를과 로베르 형제 중 한 명인 니콜라-루이 로베르(Nicolas-Louis Robert)는 파리 튈르리 정원에서 새로운 유인 기구의 첫 비행을 시작했다.[8][11] 이는 장-프랑수아 빌라트르 드 로지에가 몽골피에 형제의 열기구를 이용해 세계 최초의 유인 기구 비행에 성공한 지 불과 10일 만의 일이었다.
샤를과 니콜라-루이 로베르가 탑승한 기구는 380 m³의 수소를 채운 것이었다.[8][11] 이 기구에는 수소 배출용 밸브가 장착되어 있었고, 바구니는 그물로 덮인 기구에 매달려 있었다. 고도 조절은 모래 주머니를 바라스트로 사용했다.[8] 그들은 약 550m 고도까지 상승했으며,[11] 2시간 5분 동안 36km를 비행하여 해 질 녘에 네즐라발레(Nesles-la-Vallée)에 착륙했다.[8][9][11] 샤를트르 공작(훗날의 루이 필립 2세)이 이끄는 추격대가 말을 타고 기구를 뒤쫓아 착륙 지점에서 기구를 붙잡았고, 샤를과 니콜라-루이 로베르는 무사히 내릴 수 있었다.[9]
착륙 후 샤를은 혼자서 다시 비행하기로 결정했다. 기구의 수소가 일부 빠져나갔기 때문에 혼자 타는 것이 더 안전하다고 판단했기 때문이다. 기구는 빠르게 상승하여 약 3000m 고도에 도달했고,[9][13] 샤를은 이미 진 줄 알았던 태양을 다시 목격했다. 하지만 귀에 통증을 느끼기 시작하자 밸브를 열어 가스를 배출했고, 약 3km 떨어진 투르 뒤 레이(Tour du Lay)에 부드럽게 착륙했다.[9] 이후 샤를은 다시는 기구를 타지 않았지만,[9] 그의 업적을 기려 수소 가스 기구는 '샤를리에르(Charlière)'라는 이름으로 불리게 되었다.
이 역사적인 첫 비행은 40만 명에 달하는 많은 관중이 지켜봤다고 전해진다. 특히 기구 제작을 위해 1크라운씩 기부한 수백 명의 사람들은 이륙 장면을 가까이서 볼 수 있는 "특별 구역"에 입장할 수 있었다.[9] 이 특별 구역에는 당시 미국의 외교 대표였던 벤자민 프랭클린도 있었다.[9] 샤를은 또한 조제프 몽골피에를 존중하는 의미에서, 비행 전 바람과 날씨 상태를 확인하기 위한 작고 밝은 녹색의 시험 기구를 몽골피에가 직접 발사하도록 했다.[9]
사이먼 샤마는 그의 저서 ''시민''에서 당시 상황에 대해 다음과 같이 언급했다.
: Mongolfier's principal scientific collaborator was ... M. Charles, ... who had been the first to propose the gas produced by vitriol instead of the burning, damp straw and wood that he had used in earlier flights. Charles himself was eager to ascend but had learned from the King that he was firmly refused a flight permit; the King had been keenly following the progress of the flights since the earliest days. Anxious about the perils of a first flight, the King had proposed that the basket be carrying two criminals, to which Charles and his colleagues became indignant.eng
: 몽골피에의 주요 과학 협력자는 ... 샤를이었는데, 그는 이전 비행에서 사용된 타는 습한 짚과 나무 대신 황산(vitriol)에서 생성된 가스를 최초로 제안한 사람이었다. 샤를 자신도 상승하기를 간절히 원했지만, 초기부터 비행의 진행 상황을 예리하게 관찰해 온 국왕으로부터 단호한 거부에 부딪혔다. 첫 비행의 위험에 대해 걱정한 국왕은 바구니에 두 명의 범죄자를 보내자고 제안했는데, 이에 샤를과 그의 동료들은 분개했다.
3. 3. 추가적인 기구 활동
샤를과 로베르 형제의 다음 프로젝트는 장 바티스트 뫼즈니에(Jean Baptiste Meusnier)가 제안한 길쭉하고 조종 가능한 비행선의 초기 형태를 제작하는 것이었다. 이 설계는 뫼즈니에가 고안한 내부 공기 주머니(ballonnet프랑스어), 조타 장치 및 추진 장치를 포함하고 있었다.[14]샤를 본인은 이 기구에 탑승하지 않았다. 1784년 7월 15일, 로베르 형제는 콜랭-위랭(M. Collin-Hullin)과 오를레앙 공작 루이 필립 2세(Louis Philippe II, the Duke of Chartres)를 태우고 '라 카롤린'(La Caroline프랑스어)이라는 이름의 기구로 생클루에서 뫼동까지 45분간 비행했다. 기구에는 추진과 방향 조절을 위한 노가 장착되었지만 실제 효과는 없었다. 또한 가스 배출 밸브가 없었기 때문에 기구가 약 4500m 고도에 도달했을 때 파열될 위험에 처하자, 오를레앙 공작이 직접 기구의 천을 찢어 가스를 배출시켜야 했다.[8][15]
1784년 9월 19일, 로베르 형제와 콜랭-위랭은 파리에서 베튈느(Béthune) 근처 뵈브리(Beuvry)까지 6시간 40분 동안 비행하여 186km를 이동하는 데 성공했다. 이는 비행 거리 100km를 넘은 최초의 기록이었다.[8][15]
4. 샤를의 법칙
샤를의 법칙(또는 부피의 법칙)은 기체가 가열될 때 팽창하는 경향을 설명하는 법칙이다. 이 법칙은 1802년 조제프 루이 게이뤼삭이 처음 발표했지만[7], 그는 자크 샤를의 미발표된 연구 성과를 인정하여 법칙의 이름을 샤를의 이름을 따서 붙였다.
약 1787년경, 샤를은 서로 다른 기체로 채워진 다섯 개의 풍선을 동일한 부피로 준비하는 실험을 진행했다. 그는 이 풍선들의 온도를 80°C까지 올렸고, 그 결과 모든 풍선의 부피가 동일한 양만큼 증가하는 것을 관찰했다. 이 실험은 1802년 게이뤼삭이 기체의 부피와 온도 사이의 정확한 관계를 다룬 논문을 발표할 때 언급되었다.
샤를의 법칙은 일정한 압력 하에서 이상 기체의 부피는 그 기체의 절대 온도에 정비례한다는 내용을 담고 있다. 즉, 압력이 일정하다면 기체의 부피는 절대 온도에 따라 선형적으로 증가한다. 이 관계를 나타내는 수식은 ''V''1/''T''1 = ''V''2/''T''2이다.[7]
5. 기타 발명 및 업적
샤를은 기구에서 수소를 배출하는 밸브와 같은 유용한 장치를 개발했으며, 여러 과학 기구를 발명하거나 개량했다.
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 발명품 | 기구에서 가스를 방출하는 밸브 |
| 발명품 | 액체 비중계 (Hydrometer) |
| 발명품 | 반사식 측각기 (Goniometer) |
| 개량품 | 빌럼 스흐라베산더(Willem 's Gravesande)의 헬리오스타트 |
| 개량품 | 가브리엘 파렌하이트의 액체밀도계(Aerometer) |
또한, 샤를은 벤저민 프랭클린의 전기에 대한 실험을 확인하기도 했다.[3]
학술 활동으로는 1786년 미국철학회 회원으로 선출되었고,[4] 1795년에는 프랑스 과학 아카데미 회원이 되었다. 이후 국립 기술 및 산업 박물관의 물리학 교수로 임명되어 활동했다.
6. 유산 및 기념
네즐라발레(Nesles-la-Vallée)에는 1783년 12월 1일 자크 샤를과 니콜라 루이 로베르(Nicolas-Louis Robert)의 최초 비행을 기념하는 비석이 세워져 있다.[5][16]
'쿠프 샤를 에 로베르'(Coupe Charles et Robert)는 1983년에 고든 베넷 컵과 동시에 개최된 국제 열기구 대회였다.[6]
참조
[1]
간행물
Charles the Obscure
[2]
논문
Charles The Obscure
1979-12
[3]
harvnb
1911
[4]
웹사이트
APS Member History
https://search.amphi[...]
2021-04-06
[5]
이미지
Image of commemorative stele
http://saint-christo[...]
[6]
웹사이트
Coupe Aeronautique Gordon Bennett, More than 100 years
http://www.gasballon[...]
[7]
논문
Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs
http://web.lemoyne.e[...]
[8]
웹사이트
Federation Aeronautique Internationale, Ballooning Commission, Hall of Fame, Robert Brothers
http://www.fai.org/b[...]
[9]
웹사이트
Fiddlers Green, History of Ballooning, Jacques Charles
https://www.fiddlers[...]
[10]
웹사이트
Science and Society, Medal commemorating Charles and Robert’s balloon ascent, Paris, 1783
http://www.sciencean[...]
[11]
서적
Eccentric France: Bradt Guide to mad, magical and marvellous France
https://books.google[...]
[12]
웹사이트
Today in Science, The Montgolfier and Charles Balloons, from 1911 Encyclopædia Britannica
http://www.todayinsc[...]
[13]
웹사이트
Encyclopedia Britannica - Balloon Flight
http://www.britannic[...]
[14]
서적
Biographical dictionary of the history of technology
https://books.google[...]
[15]
웹사이트
Federal Aviation Administration - F.A.Aviation News, October 2001, Balloon Competitions and Events Around the Globe, Page 15
http://www.faa.gov/n[...]
[16]
이미지
Image of commemorative stelle
http://saint-christo[...]
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