드니 파팽
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1. 개요
드니 파팽은 17세기 프랑스의 발명가로, 압력솥과 증기 기관 개발에 기여했다. 그는 위그노 출신으로 의학을 공부했으며, 크리스티안 하위헌스, 고트프리트 빌헬름 라이프니츠 등과 교류하며 진공 기술에 관심을 가졌다. 파팽은 안전 밸브가 달린 증기솥을 발명하고 왕립학회 회원으로 선출되었으며, 잠수종 내부 압력 유지 방안을 제시했다. 그는 최초의 피스톤 증기기관 모델을 제작했으나, 1707년 런던으로 돌아온 후 1713년 사망했다.
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| 드니 파팽 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 이름 | 드니 파팽 |
| 출생 | 1647년 8월 22일 |
| 출생지 | 시트네, 현재 루아르에셰르 주 |
| 사망 | 1713년 8월 26일 (66세) |
| 사망지 | 영국 런던 |
| 국적 | 프랑스 |
| 학력 | |
| 교육 기관 | 앙제 대학교 |
| 근무 기관 | 마르부르크 대학교 |
| 업적 | |
| 주요 업적 | 증기 추출기 |
2. 생애
드니 파팽은 1647년 프랑스 중부 루아르에셰르주의 블루아 인근 시테네(Chitenay)에서 태어났다. 그의 가족은 위그노(프랑스의 프로테스탄트)였다.[17] 파팽은 6세부터 소뮈르(Saumur)의 위그노 아카데미에 다녔고, 1661년부터 앙제 대학교에서 의학을 공부하여 1669년 의학 학위를 받았다. 그는 예수회 계열 학교를 다녔다.[17]
1670년 파리에서 의사로 일하던 중, 수학과 역학에 관심을 가지게 되었고 1671년부터 크리스티안 호이겐스의 조수가 되었다. 고트프리트 빌헬름 라이프니츠와의 교류도 이때 시작되었다.[17] 1673년, 파리에서 크리스티안 하위헌스, 고트프리트 라이프니츠와 함께 진공을 통해 동력을 얻는 데 관심을 가졌다.
1675년 런던을 방문하여 1676년부터 1679년까지 로버트 보일과 함께 일하며 압력솥의 일종인 증기솥을 발명했다. 1679년에 왕립학회에서 그의 증기솥에 대한 주제를 발표했고, 안전밸브의 발명가로도 알려져 있다.[6] 1680년, 런던 왕립학회 회원으로 선출되었다.
1681년 이탈리아로 건너가 1684년까지 베니스 공립 과학 아카데미의 실험 책임자를 역임했다. 1684년, 다시 런던으로 돌아와 1687년까지 왕립학회 실험 담당으로 있었다. 한편, 프랑스에서는 1685년 루이 14세에 의해 낭트 칙령이 폐지되면서 파팽은 망명자 신분이 되었다.[6]
1687년, 헤센-카셀 방백의 초청을 받아 마르부르크 대학교 수학 교수로 부임하였다. 1690년에는 증기 기관 모형을 제작했다.
1696년, 마르부르크 대학교를 떠나 헤센-카셀 방백령에서 일했다. 1707년에는 최초의 외륜선을 건조했다.[17]
1707년, 런던으로 돌아왔으나, 1712년 1월 23일자 편지를 마지막으로 기록이 끊기며, 1712년에 런던에서 빈곤 속에 사망했다고 여겨져 왔다.[17] 그러나 2016년, 1713년 8월 26일에 "Den'''y'''s Papin"으로 매장되었을 가능성이 제기되었다.
2. 1. 프랑스에서의 초기 생애 (1647-1675)
드니 파팽은 1647년 프랑스 중부 루아르에셰르주의 블루아 인근 시테네(Chitenay)에서 태어났다. 아버지 드니 파팽(Denis Papin), 어머니 마들렌 피노(Madeleine Pineau) 사이에서 10남매 중 넷째이자 장남이었으며, 가족과 친척들은 위그노(Huguenot) 신교도(프랑스의 프로테스탄트)였다.[17] 6세부터 삼촌의 보호 아래 소뮈르(Saumur)의 위그노 아카데미에 다녔고, 1661년부터 앙제 대학교에서 의학을 공부하여 1669년 의학 학위를 받았다.[17] 예수회 계열 학교를 다녔다.[17]1670년 의사로 파리에 이주했지만, 수학과 역학에 대한 관심을 버리지 못하고 이듬해인 1671년부터 당시 파리에 있던 크리스티안 호이겐스의 조수가 되었다.[17] 진공 펌프 등의 기구와 측정 기기를 제작하여 공기, 기압, 진공 및 생물에 대한 영향 등에 관한 여러 실험을 수행하고, 그 결과를 "Nouvelles Expériences du Vuide (Paris, 1674)"라는 책으로 출판했다.[17] 고트프리트 빌헬름 라이프니츠와의 교류도 이 시기에 시작되었다.[17] 1673년, 파리에서 크리스티안 하위헌스와 고트프리트 라이프니츠와 함께 일하면서 진공을 통해 동력을 얻는 데 관심을 가지게 되었다.
2. 2. 런던에서의 연구 활동 (1675-1687)
파팽은 1675년 크리스티안 하위헌스의 소개로 런던을 방문했다.[18] 1676년부터 1679년까지 로버트 보일과 함께 일하며 공기 펌프를 이용한 여러 실험을 보조했고, 이 결과는 보일의 저서 "Continuation of Experiments Physico-Mechanical, 1682"에 기록되었다.[18] 보일이 병에 걸린 후에는 파팽이 보일의 거의 모든 실험과 집필을 담당했다.[17] 이 기간 동안 파팽은 압력솥의 일종인 증기솥(증기솥)을 발명했다. 1679년에 왕립학회에서 그의 증기솥에 대한 주제를 발표했고, 안전밸브의 발명가로도 알려져 있다.[6]1680년, 파팽은 보일 및 로버트 훅과 함께 뛰어난 연구 업적으로 런던 왕립학회 회원으로 선출되었다.
1681년, 파팽은 이탈리아로 건너가 1684년까지 베니스 공립 과학 아카데미의 실험 책임자를 역임했다. 그는 아카데미의 Giovanni Ambrosio Sarotti와 함께 왕립학회의 베니스판을 설립하려고 노력했지만, 이는 실현되지 않았다.[17]
1684년, 파팽은 다시 런던으로 돌아와 1687년까지 왕립학회 실험 담당으로 남았다. 한편, 고국 프랑스에서는 1685년 루이 14세에 의해 낭트 칙령이 폐지되면서 파팽은 망명자 신분이 되었다.[6]
2. 3. 독일에서의 연구와 망명 생활 (1687-1707)
1687년, 파팽은 헤센-카셀 방백의 초청을 받아 마르부르크 대학교 수학 교수로 부임하였다. 그는 프랑스를 탈출한 위그노들과 교류하였는데, 그중에는 미망인이 된 그의 사촌인 Marie Papin도 있었다. 파팽은 1691년에 그녀와 결혼하여 의붓딸 Jacques Maliverne의 아버지가 되었다.[17]1689년, 파팽은 압력 펌프와 풀무를 이용하여 잠수종 내부에 압력과 공기를 유지할 수 있다는 것을 보여주었다. (후에 1789년 존 스미턴이 이 아이디어를 구현했다.)[7][8] 1690년에는 다이제스터(증기솥)에서의 경험을 바탕으로 증기를 이용하여 실린더와 피스톤을 이용한 증기 기관 모형을 제작했다. 이것은 그 후의 증기 기관의 원리가 되었다.
1696년, 파팽은 마르부르크 대학교를 떠나 헤센-카셀 방백령에서 일했다. 독일 체류 중 그의 다른 발명품으로는 공기총, 수류탄 발사 장치 등이 있으며, 헤센-카셀에 유리 산업을 일으키려고 시도하거나, 약품과 진공을 이용한 식품 보존 실험도 실시했다. 1707년에는 최초의 외륜선을 건조했다.[17]
2. 4. 런던으로의 귀환과 죽음 (1707-1713)
1707년, 파팽은 아내와 자녀를 독일에 남겨둔 채 런던으로 돌아왔다. 1712년까지 그는 왕립학회에 몇 편의 논문을 제출했지만, 소개는 되었으나 출판되지는 않았다. 그중에는 광석을 용융하기 위한 송풍 장치에 대한 내용도 있었는데, 이 아이디어는 후세의 용광로의 기초가 되었다.그는 왕립학회에서 다시 직위를 얻기를 원했지만, 학회의 재정적 어려움으로 인해 실현되지 못했다. 당시 회장이었던 아이작 뉴턴이 반대했다고 한다. 파팽은 왕립학회가 자신을 정당하게 평가하지 않았다고 강한 불만을 가지고 있었다.
1712년 1월 23일자 편지를 마지막으로 파팽에 대한 기록은 끊기며, 1712년에 파팽은 런던에서 빈곤 속에 사망했다고 여겨져 왔다.[17]
그러나 2016년에 런던 플릿 스트리트의 세인트 브라이드 교회(St Bride's Church)의 매장 기록[19]이 런던 메트로폴리탄 기록 보관소(London Metropolitan Archives)에서 발견되어, 1713년 8월 26일에 세인트 브라이드 교회의 두 매장지 중 하나인 "the Lower Ground"에 "Den'''y'''s Papin"으로 매장되었을 가능성이 밝혀졌다. 이를 바탕으로 세인트 브라이드 교회 서쪽 입구에 기념 명판이 설치되었다.
3. 주요 연구 및 발명
드니 파팽은 압력솥(증기솥), 공기압 동력 전달 장치, 증기기관 등 다양한 연구와 발명을 수행했다.
1679년 파팽은 압력솥의 일종인 증기솥(steam digester)을 발명했다.[6] 그는 밀폐된 용기 안에 증기를 가두어 고온(고압)으로 조리하면 동물의 뼈나 기타 고형물을 녹일 수 있다고 설명했다.[20] 파팽은 안전밸브의 발명가로도 알려져 있다.[21]
1685년경부터 파팽은 공기(진공)의 힘을 이용하여 수차의 동력을 원격지로 전달하는 장치를 고안했다. 그는 이 장치를 광산 배수나 높은 탑으로 물을 퍼 올리는 데 사용할 수 있다고 생각했으며, 베르사유 궁전에 물을 공급하는 말리의 기계를 대체할 수 있다고 제안했다.[22]
1690년 마르부르크에서 파팽은 자신의 '증기솥'에서 대기압의 기계적 힘을 관찰한 후 최초의 피스톤 증기기관 모델을 제작했다.[9] 그는 지름 2 1/2인치의 실린더로 60파운드의 무게를 1분에 1회 들어 올릴 수 있었다고 언급했다. 이를 바탕으로 지름 약 2피트, 길이 4피트의 실린더를 사용하면 8000파운드의 무게를 1분에 4피트 높이로 들어 올릴 수 있으며, 이는 약 1마력에 해당한다고 계산했다.[23]
1705년 파팽은 고트프리트 빌헬름 라이프니츠의 도움을 받아 토마스 세이버리의 발명품을 기반으로 증기압을 사용하는 두 번째 증기기관을 개발했다. 이 기관에 대한 세부 사항은 1707년에 발표되었다.[9]
3. 1. 압력솥 (증기솥)
파팽은 1679년 압력솥의 일종인 증기솥(steam digester)을 발명했다.[6] 1679년 왕립학회에서 증기솥에 대한 내용을 처음 발표했고, 1681년 런던, 1682년 파리에서 설명서를 출판했다. 파팽은 밀폐된 용기 안에 증기를 가두어 고온(고압)으로 조리하면 동물의 뼈나 기타 고형물을 녹일 수 있다고 설명했다.[20]조리 용기 B에 뚜껑 C를 나사 D로 단단히 고정하고, 그 안의 음식을 고온으로 조리한다. 안전밸브를 누르는 레버 G에 추 W를 달아 추의 무게와 위치를 바꿈으로써 압력(및 온도)을 조절한다. 파팽은 안전밸브의 발명가로도 알려져 있다.[21]
3. 2. 공기압 동력 전달 장치
1685년경부터 파팽은 공기(진공)의 힘을 이용하여 수차의 동력을 원격지로 전달하는 장치를 고안했다. 그는 이 장치를 광산 배수나 높은 탑으로 물을 퍼 올리는 데 사용할 수 있다고 생각했으며, 베르사유 궁전에 물을 공급하는 말리의 기계를 대체할 수 있다고 제안했다.[22]
파팽은 처음에는 공기 펌프의 피스톤 움직임을 공기 배관을 통해 멀리 떨어진 작업용 피스톤 실린더에 전달하는 방식을 제안했지만, 이후 여러 번 개선했다. 왼쪽 그림은 1686년 런던 왕립 학회에 제안한 것을 보여준다. 수차 Q의 크랭크 P로 공기(배기) 펌프 O를 구동하여 전송 배관 R에서 공기를 빼낸다. 전송 배관의 다른 쪽 끝은 광산까지 이어지며, 4방향 전환 밸브 S를 통해 큰 실린더 I 또는 L에 연결되어 피스톤 H 또는 L 중 어느 한쪽 아래의 공기를 배출한다. 4방향 전환 밸브 S는 피스톤의 움직임에 맞춰 전환하며, 오른쪽 그림처럼 실린더 I와 G를 전송 배관 R 또는 대기와 번갈아 연결한다. 이에 따라 축 D와 바퀴 A는 번갈아 왼쪽/오른쪽으로 회전하며, 갱도 속으로 내린 바구니 C를 상하로 움직여 물이나 광석을 운반할 수 있다. 축 D, 바퀴 A의 지름과 실린더의 크기를 바꿈으로써 필요한 힘과 속도로 작동시킬 수 있으며, 자동 운전도 가능하다. 이와 같이 수차의 동력을 공기압 전송 배관으로 원거리에 전달하여 유용한 목적으로 사용할 수 있다고 그는 설명했다.[22]
3. 3. 증기 기관
1690년 마르부르크에서 파팽은 자신의 '증기솥'에서 대기압의 기계적 힘을 관찰한 후 최초의 피스톤 증기기관 모델을 제작했다.[9] 금속 실린더 A의 바닥에 소량의 물을 넣고, 피스톤 B를 물에 닿도록 놓은 후, 피스톤 아래의 공기를 배출하고 구멍을 막았다. 실린더 아래에 불을 가하여 내부의 물을 증발시키면, 증기가 피스톤을 실린더 꼭대기까지 밀어 올렸다. 걸쇠로 피스톤을 고정하고, 불을 제거하여 실린더를 냉각하면 증기는 응축되어 실린더 내부는 진공 상태가 되었다. 이 상태에서 걸쇠를 제거하면, 피스톤은 대기압에 의해 아래로 밀려 내려왔다. 피스톤 손잡이에 연결된 로프로 도르래를 통해 무게를 들어 올릴 수 있었다.
그는 지름 2 1/2인치의 실린더로 60파운드의 무게를 1분에 1회 들어 올릴 수 있었다고 언급했다. 이를 바탕으로 지름 약 2피트, 길이 4피트의 실린더를 사용하면 8000파운드의 무게를 1분에 4피트 높이로 들어 올릴 수 있으며, 이는 약 1마력에 해당한다고 계산했다.[23]
마그데부르크 반구 실험에서 보여진 대기의 힘으로부터 동력을 얻는 증기기관의 원리는 이 기계로 간결하게 나타나 있다. 그러나 실린더가 보일러와 응축기를 겸하고 있는 점에 문제가 있었다.
1705년 파팽은 고트프리트 빌헬름 라이프니츠의 도움을 받아 토마스 세이버리의 발명품을 기반으로 증기압을 사용하는 두 번째 증기기관을 개발했다. 이 기관에 대한 세부 사항은 1707년에 발표되었다.[9]
보일러 a의 증기를 콕 c를 통해 실린더 n으로 유도하여, 증기의 압력으로 왕복 피스톤 h를 아래로 밀고, 그 아래의 물을 밸브 o를 통해 송수관 g로 보냈다. 물은 송수관 g에서 필요한 높이까지 양수되어 공기실 r에 모여 수차를 구동했다. 실린더에서 왕복 피스톤을 밀어낸 증기를 대기 중으로 방출하면, 새로운 물이 깔때기 k에서 공급되어 피스톤을 밀어 올려 원래 위치로 돌아갔다.[25]
파팽의 이 기관은 세이버리 기관에 왕복 피스톤을 추가한 것에 불과한 개량이며, 증기의 응축에 의해 진공을 만드는 장점과 피스톤에서 동력을 얻는 장점 모두를 잃고 있어 세이버리 기관보다 열등했다.[24]
4. 라이프니츠와의 교류 및 논쟁
파팽이 파리에서 호이겐스의 조수로 일하던 1670년경, 고트프리트 빌헬름 라이프니츠는 종종 호이겐스의 실험실을 방문했으며, 이 무렵부터 두 사람의 교류가 시작되었다.
그들은 낙하하는 물체의 운동을 논한 파팽의 논문을 계기로 1689년부터 1692년까지 많은 주제에 대해 서신을 주고받았는데, 그중에는 라이프니츠와 르네 데카르트의 소위 활력론 논쟁에 관한 것도 포함되어 있었다. 라이프니츠는 첫 번째 편지를 다음과 같이 마무리했다.[17]
"우리는 데카르트주의자들과 달리, 운동량이 항상 보존되는 것은 아니라고 결론짓습니다."
두 사람은 학술지에서도 같은 문제로 논쟁을 벌였다. 서신 왕래는 파팽이 헤센-카셀 방백 밑으로 옮긴 1693년경에 중단되었지만, 1695년부터 1700년까지 다시 같은 문제로 논쟁을 나누었다. 파팽은 라이프니츠에 항상 동의했던 것은 아니었지만, 역학 이론에도 강한 관심을 가지고 있었음을 엿볼 수 있다.[17]
5. 유산 및 평가
카르카손에는 드니 파팽 대로(Boulevard Denis Papin)가 있으며, 몬트리올의 생미셸에도 그의 이름을 딴 거리가 있다. 또한 블루아에는 드니 파팽 계단(Escalier Denis Papin) 꼭대기에 그의 발명품과 함께 파팽의 동상이 있다.
참조
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이미지
Excerpt from St Bride's Register Marriages Burrials
:File:Denis Papin To[...]
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문서
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문서
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