그때 그 발견! 전자공학의 시작을 알린 ‘진공관’

역사 속 위대한 발견과 발명 이야기를 알아보는 ‘그때 그 발견’ 코너입니다. 지금 이 순간에도 과학기술 분야의 발견과 발명은 계속되고 있는데요. 과거의 이달엔, 어떤 위대한 일이 있었을까요?

‘그때 그 발견’ 코너, 이달의 주인공은 ‘진공관’입니다.

반도체는 현대인의 일상생활 속 다양한 IT 기기부터 자동차까지 폭넓게 사용되고 있는데요. 반도체는 1948년 벨연구소의 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 최초로 트랜지스터를 발명함으로써 현대식 반도체가 본격적으로 등장하기 시작했습니다. 오늘은 트랜지스터의 조상격인 ‘진공관(vacuum tube)’에 대해서 알아볼까요?

‘에디슨 효과’에서 영감을 얻어 탄생한 진공관

진공관은 높은 진공 속에서 금속을 가열할 때 방출되는 전자를 전기장으로 제어하여 정류, 증폭 등의 특성을 얻을 수 있는 유리관입니다.

최초의 진공관은 1904년 11월 영국의 전기공학자 존 앰브로즈 플레밍(John Ambrose Fleming)에 의해 발명되었는데요. 에디슨 조명회사에 컨설턴트로 근무하던 플레밍은 ‘에디슨 효과’에 대해 연구하기 시작했습니다. ‘에디슨 효과’란 1883년 토머스 에디슨(Thomas Edison)이 백열전구 내부에 검은 그을음이 생기는 것에 대해 의문을 가지고 실험하던 중 전류가 전등의 필라멘트와 양전하로 입혀진 금속판 사이의 진공 속으로 흐른다는 것을 발견한 것을 의미합니다.

플레밍은 이를 응용해 진공의 유리공 속에 백열전구와 같은 필라멘트 2개와 금속판 전극을 넣어 최초의 진공관인 2극 진공관을 발명하게 되는데요.

1907년에는 미국의 전기공학자 리 디 포리스트(Lee de Forest)가 2극 진공관에 또 다른 전극을 삽입해 신호의 진폭을 크게 증대시킨 3극 진공관을 만들고, 이후 결점을 보완한 4, 5극 진공관과 여러 목적에 따른 다양한 진공관들이 발명되었습니다.

교류 전파를 직류 전파로 바꿔 수신(정류)할 수 있게 되면서 당시의 진공관은 초기 라디오의 수신기나 텔레비전의 수상기 등 각종 송신기에 사용되었고, 1946년에는 세계 최초의 컴퓨터인 에니악(ENIAC)의 개발에도 적용됩니다.

1948년에 트랜지스터가 발명되면서 진공관보다 작은 부피, 빠른 속도, 적은 소비전력량으로 그 자리를 대체했지만, 여전히 진공관은 고급 오디오, 텔레비전 또는 컴퓨터 영상을 보이기 위한 음극선관 등의 용도에 사용되고 있습니다.

진공관의 발명을 통해 우리는 전기를 동력이 아닌 정보 전달 측면에서 활용하게 되었는데요. 백열전구 실험에서의 우연한 발견이 통신기술 발전의 일등 공신 ‘진공관’을 탄생시켰다는 점이 흥미롭습니다. 다음 시간에도 계속될 ‘그때 그 발견’ 많이 기대해주세요.