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찰스 마틴 홀

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목차

1. 개요

찰스 마틴 홀은 미국의 발명가로, 알루미늄 제련의 획기적인 기술인 홀-에루 공정을 개발하여 알루미늄의 대량 생산 시대를 열었다. 그는 1886년 알루미나를 용융염 전해하는 데 필요한 융제로 빙정석을 사용, 알루미늄 입자 생성에 성공했다. 이 공정은 프랑스의 폴 에루와 거의 동시에 발견되었으며, 홀은 피츠버그 리덕션 회사를 설립하여 알루미늄의 상업적 생산을 시작했다. 홀의 발명은 알루미늄 가격을 획기적으로 낮춰 다양한 산업 분야에 영향을 미쳤으며, 미국 화학계 최고 영예인 퍼킨 메달을 수상했다.

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찰스 마틴 홀
기본 정보
찰스 마틴 홀
이름찰스 마틴 홀
출생일1863년 12월 6일
출생지톰슨, 오하이오, 미국
사망일1914년 12월 27일
사망지데이토나, 플로리다, 미국
가족줄리아 브레인어드 홀 (여동생)
주요 업적홀-에루법
주요 수상퍼킨 메달 (1911년)

2. 생애

찰스 마틴 홀은 1863년 오하이오주 지어가군 톰프슨 타운십에서 태어났다. 1871년 가족과 함께 오버린으로 이주했고, 12세부터 집 뒤편 실험실에서 광석 실험을 시작했다. 오버린 대학교 재학 중 프랭크 주엣 교수의 영향으로 알루미늄 제조법에 관심을 갖게 되어 관련 실험을 시작했다.

대학 졸업 후에도 홀은 실험을 계속하여, 1886년 용융된 빙정석에 알루미나를 용해시켜 전해하는 방법으로 음극에서 알루미늄 입자를 생성하는 데 성공했다. 같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루도 동일한 방법을 발견했다. (홀-에루 법 참조)

1889년, 홀은 피츠버그의 자본가 알프레드 헌트의 투자를 받아 피츠버그 리덕션 회사(후에 알코아로 개명)를 설립하고 알루미늄의 공업적 제조를 시작했다. 1890년 부사장이 된 그는 제조법 개선을 통해 알루미늄 제조 비용을 낮추고 수요를 확대하는 데 기여했다.

1911년 퍼킨 메달을 수상했으며, 1914년 플로리다주 데이토나비치에서 백혈병으로 사망했다.[22] 평생 독신으로 살았으며, 오버린의 웨스트우드 묘지에 묻혔다.[23]

2. 1. 어린 시절

찰스 마틴 홀은 1863년 12월 6일 오하이오주 톰프슨 타운십에서 허먼 배싯 홀과 소프로니아 H. 브룩스 사이에서 태어났다.[10] 찰스의 아버지 허먼은 1847년 오벌린 대학교를 졸업하고 오벌린 신학교에서 3년간 수학했는데, 그곳에서 미래의 아내가 될 소프로니아 브룩스를 만났다. 1849년 결혼한 두 사람은 이후 10년 동안 자메이카에서 선교사로 활동했으며, 그곳에서 여덟 자녀 중 다섯 명이 태어났다.[1] 1860년, 남북전쟁으로 해외 선교 활동이 중단되자 이들은 오하이오로 돌아왔다. 찰스 홀에게는 형제 둘과 자매 다섯이 있었으며, 남동생 하나는 유아기에 사망했다. 그의 자매 중 한 명인 줄리아 브레이너드 홀은 화학자로, 찰스의 연구를 도왔다.[2][3][4]

홀은 집에서 교육을 받기 시작했고, 어린 시절 어머니에게서 읽는 법을 배웠다.[1] 여섯 살 때는 아버지의 1840년대 대학 화학 책을 읽었다.[5] 여덟 살에 공립학교에 입학하여 빠르게 진급했다.[6]

1873년 홀의 가족은 오하이오주 오벌린으로 이사했다. 그는 오벌린 고등학교에서 3년, 오벌린 아카데미에서 1년간 대학 진학 준비를 했다.[1] 이 기간 동안 그는 집에 딸린 부엌과 나무 창고에서 실험하며 화학과 발명에 대한 재능을 보였다. 1880년, 16세의 나이로 오벌린 대학교에 입학했다.[6]

2학기에 홀은 오벌린 대학교 프랭크 패닝 쥬엣 교수의 알루미늄 강의에 큰 관심을 가지고 참석했다. 쥬엣 교수는 괴팅겐의 프리드리히 뵐러에게서 받은 알루미늄 샘플을 보여주며 "누군가 알루미늄을 상업적으로 생산할 수 있는 방법을 발명한다면, 그는 세상에 공헌할 뿐만 아니라 큰 부를 축적할 수 있을 것이다"라고 말했다.[6]

2. 2. 오벌린 대학교와 알루미늄 연구

홀은 1880년, 16세의 나이에 오벌린 대학교에 입학했다.[6] 2학기에 홀은 오벌린 대학교의 프랭크 패닝 쥬엣(Frank Fanning Jewett) 교수의 알루미늄 강의에 상당한 관심을 가지고 참석했는데, 쥬엣 교수는 괴팅겐 대학교의 프리드리히 뵐러로부터 얻은 알루미늄 샘플을 보여주면서 "만약 누군가 알루미늄을 상업적으로 생산할 수 있는 방법을 발명한다면, 그는 세상에 공헌하는 사람이 될 뿐만 아니라 큰 부를 축적할 수 있을 것"이라고 말했다.[6]

2. 3. 홀-에루 공정의 발견

홀의 알루미늄 제련 공정 초기 실험은 1881년에 시작되었다. 그는 숯과 염소산칼륨과 접촉한 상태에서 탄소로 용융하여 점토에서 알루미늄을 생산하려 했지만 실패했다. 이후 더 저렴한 염화알루미늄 생산 방법을 조사하여 이전에 확립된 전해 방법을 개선하려 했지만 역시 실패했다. 졸업반 때 그는 물속에서 플루오르화알루미늄을 전기분해하려 시도했지만, 음극에서 알루미늄을 생산할 수 없었다.[10]

1884년, 집 뒤 창고에 직접 만든 석탄 화덕과 풀무를 설치한 후, 홀은 다시 고온에서 탄소로 알루미늄을 환원할 수 있는 촉매를 찾으려고 시도했다. 그는 "알루미늄이라는 최종 결과를 얻기 위해 이중 반응을 얻기를 바라며, 알루미나와 탄소의 혼합물에 바륨염, 크리올라이트, 그리고 탄산나트륨을 사용해 보았습니다. 금속 나트륨을 구입하여 크리올라이트를 환원하려고 시도했던 기억이 나는데, 매우 좋지 않은 결과를 얻었습니다. 황화알루미늄을 만들었지만, 그 당시에도 그리고 지금까지도 알루미늄의 원료로서는 매우 전망이 없다는 것을 알았습니다."라고 회고했다.[6]

홀은 대부분의 기구를 직접 만들고 화학 물질을 준비해야 했으며, 그의 누나 줄리아 브레이너드 홀의 도움을 받았다.[7][8] 1886년 2월 23일, 그는 크리올라이트에 용해된 알루미나 용액에 전류를 통과시키면 용기 바닥에 알루미늄이 고이는 것을 발견했다.[9][18] 1886년 7월 9일, 홀은 이 공정에 대한 첫 번째 특허를 출원했다. 이 공정은 거의 동시에 프랑스인 폴 에루에 의해서도 발견되었으며, 홀-에루 공정으로 알려지게 되었다.[10]

고향에서 자금 지원을 받지 못한 홀은 피츠버그로 가서 저명한 야금학자 알프레드 E. 헌트와 접촉했다. 그들은 피츠버그 환원 회사를 설립하여 최초의 대규모 알루미늄 생산 공장을 열었다. 피츠버그 환원 회사는 나중에 미국 알루미늄 회사, 그리고 알코아가 되었다. 홀은 주요 주주였으며 부유해졌다.[10]

홀-에루 공정은 결국 알루미늄 가격을 200분의 1로 낮추어 많은 실용적인 용도로 알루미늄을 사용할 수 있게 만들었다. 1900년까지 연간 생산량은 약 약 7257480.00kg에 달했다. 오늘날 생산되는 알루미늄은 다른 모든 비철금속의 생산량을 합친 것보다 많다.

오버린 대학교 재학 중 교수 프랭크 주엣의 영향을 받아 알루미늄 제조법에 관심을 갖게 된 홀은 집에서 알루미늄 제조법에 대한 실험을 시작했다. 대학 졸업 후에도 실험을 계속했고, 수많은 실패 끝에 알루미나를 용융염 전해하는 데 필요한 융제로 그린란드산 빙정석이 최적임을 발견했다. 1886년, 그는 용융된 빙정석에 알루미나를 용해시켜 전해함으로써 음극에 알루미늄 입자를 생성하는 데 성공했다. 홀과 같은 생몰년도를 가진 프랑스의 화학자 폴 에루도 같은 시기에 이 방법을 발견했다.

이후, 홀은 피츠버그의 자본가 알프레드 헌트의 투자를 받아 1889년에 피츠버그 리덕션 회사(1907년부터 알코아로 개명)를 설립하고, 이 방법으로 알루미늄의 공업적 제조를 시작했다.

2. 4. 피츠버그 환원 회사 설립과 상업적 성공

1886년 알루미나를 용융된 빙정석에 용해시켜 전해함으로써 음극에 알루미늄 입자를 생성하는 데 성공한 홀은, 피츠버그의 자본가 알프레드 헌트의 투자를 받아 1889년에 피츠버그 환원 회사(Reduction Company)를 설립하고, 이 방법으로 알루미늄의 공업적 제조를 시작했다. 피츠버그 환원 회사는 1907년부터 알코아로 회사이름을 변경하였다. 1890년 홀은 부사장이 되어 제조법 개선을 통해 알루미늄 제조 비용을 낮추는 데 전념했다. 또한 회사의 노력으로 초기에는 거의 없었던 알루미늄 수요가 점차 확대되었다.

2. 5. 말년과 죽음

홀은 여생 동안 연구 개발을 계속했으며, 대부분 알루미늄 생산에 관한 22개의 미국 특허를 받았다. 그는 오벌린 대학교 이사회 이사를 역임했다. 그는 사망할 때까지 알코아의 사업 결정에 강력한 영향력을 행사했다.[13]

홀은 미혼이었고 자녀가 없었으며, 51세 생일 21일 후인 1914년 12월 27일 플로리다주 데이토나에서 사망했다. 그는 오벌린의 웨스트우드 묘지에 묻혔다.[1] 그는 폴 에루와 같은 해에 사망했고, 둘 다 같은 해에 태어났다.[10]

홀은 유언장에서 재산의 대부분을 자선 사업에 기부했다. 그의 관대함은 인문학 및 사회과학 분야에서 아시아의 고등 교육을 발전시키는 데 전념하는 선도적인 재단인 하버드-옌칭 연구소 설립에 기여했다.[14] 1911년 미국 화학계 최고의 영예인 퍼킨 메달을 수상했다. 1914년 12월 27일, 플로리다주 데이토나비치에서 백혈병으로 사망했다.[22] 중년이 되어서도 소년의 모습을 간직하고 있었다고 한다.[22] 평생 독신으로 살았다. 오벌린의 웨스트우드 묘지에 부모와 형제들과 함께 묻혔다.[23]

3. 홀-에루 공정

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4. 수상 및 영예

홀은 1898년에 (American Philosophical Society) 회원으로 선출되었다.[15] 1911년에는 (Society of Chemical Industry)(American Section)가 수여하는 최고 영예인 퍼킨 메달(Perkin Medal)을 수상했다.[5][16] 1997년, 홀이 발견한 전기화학적 알루미늄 생산 공정은 (American Chemical Society)에 의해 국가 유적 화학 랜드마크(National Historic Chemical Landmark)로 지정되었다.[17]

홀은 오벌린 대학교의 가장 저명한 후원자 중 한 명이 되었으며, 캠퍼스에는 그의 알루미늄 동상이 있다.[18] 가벼운 무게 때문에 홀의 동상은 학생들의 장난으로 인해 자주 위치가 바뀌는 것으로 유명했다. 오늘날 이 동상은 큰 화강암 조각에 붙어 오벌린 과학 센터 2층에 더 영구적으로 자리 잡고 있으며, 학생들은 휴일이나 다른 기념일에 적절한 장식으로 홀의 동상을 꾸미고 있다.[19]

주엣 가옥은 오벌린에 오벌린 유산 센터(Oberlin Heritage Center)로 보존되어 있다. 이 센터에는 "알루미늄: 오벌린과의 연결(Aluminum: The Oberlin Connection)"이라는 전시회가 있는데, 여기에는 1886년 홀의 나무 창고 실험을 재현한 것이 포함되어 있다.[20] 홀 하우스도 오벌린에 보존되어 있지만, 나무 창고는 오래전에 철거되었다.[21]

참조

[1] 논문 Hall and Héroult and the Discovery of Aluminum Electrolysis http://www.electroch[...] 2015-01-28
[2] 논문 Julia B. Hall and Aluminum 1977-01-01
[3] 서적 Women of Science: Righting the Record https://books.google[...] Indiana University Press
[4] 서적 Chemical Achievers: The Human Face of the Chemical Sciences https://archive.org/[...] Chemical Heritage Foundation 2015-01-28
[5] 논문 The Perkin Medal Award 1911-01-01
[6] 서적 The Immortal Woodshed https://archive.org/[...] Dodd, Mead, and Co. 1955-01-01
[7] 논문 Historical Metallurgy: Hall and Heroult: The Men and their Invention 1986-01-01
[8] 논문 Charles Martin Hall – The Young man, his Mentor, and his Metal 1986-01-01
[9] 간행물 The American Creator of the Aluminum Age https://books.google[...] 2009-08-04
[10] 논문 Aluminum: Common Metal, Uncommon Past https://www.scienceh[...] 2018-03-22
[11] 웹사이트 Aluminium versus aluminum http://www.worldwide[...] 2000-12-16
[12] 웹사이트 Do we say 'Aluminium' or 'Aluminum' in English? http://www.thealumin[...] Aluminium Association of Canada 2015-01-27
[13] 논문 The Rise of Alcoa Laboratories https://www.jstor.or[...] 1987-01-01
[14] 웹사이트 Charles Hall http://ealc.fas.harv[...] Harvard University 2015-01-28
[15] 웹사이트 APS Member History https://search.amphi[...] 2024-02-12
[16] 웹사이트 SCI Perkin Medal https://www.scienceh[...] 2018-03-24
[17] 웹사이트 Production of Aluminum: The Hall–Héroult Process http://www.acs.org/c[...] American Chemical Society 2014-02-21
[18] 뉴스 Oberlin College celebrates Charles Martin Hall's aluminum breakthrough http://chronicle.nor[...] 2011-02-23
[19] 뉴스 The Semi-precious Joy of a Campus Tour http://specialsectio[...] 2015-01-28
[20] 웹사이트 A Brief Overview of the History of the Oberlin Historical and Improvement Organization http://www.oberlinhe[...] 2010-05-18
[21] 웹사이트 Hall House http://www.oberlin.e[...] Oberlin College 2015-01-28
[22] 서적 Fire of Genius Anchor Press 1976-01-01
[23] 웹사이트 findagrave http://www.findagrav[...] 2024-06-12


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