1737년 9월 9일, 이탈리아의 의사·물리학자·철학자 루이지 알로이시오 갈바니 (Luigi Aloisio Galvani, 1737 ~ 1798) 출생

1737년 9월 9일, 이탈리아의 의사·물리학자·철학자 루이지 알로이시오 갈바니 (Luigi Aloisio Galvani, 1737 ~ 1798) 출생

루이지 알로이시오 갈바니 (Luigi Aloisio Galvani, 1737년 9월 9일 ~ 1798년 12월 4일)는 이탈리아의 해부학자, 생리학자이다.

1780년, 이탈리아의 의사이자 물리학자 루이지 갈바니 (Luigi Galvani)는 개구리를 해부하던 중 전지 발명의 계기가 되는 큰 발견을 하게 된다. 구리판에 고정된 개구리의 다리를 철로 된 칼로 만진 순간 경련이 일어나는 것을 본 그는 개구리 자체에서 전기 에너지가 나온다고 생각했다. 갈바니는 이 현상을 “동물 전기”라 부르며 동물의 몸속에 전기가 있고 이 전기가 근육을 움직인다고 발표했다. 그러나 그의 친구였던 이탈리아 과학자 알렉산드로 볼타 (Alessandro Volta)는 갈바니의 주장에 의심을 갖는다. 개구리 다리를 이용한 여러 실험을 통해 그는 곧 이상한 사실을 발견한다. 개구리 다리 양쪽에 같은 종류의 금속을 대면 개구리 다리가 움직이지 않는 것이다. 그래서 볼타는 개구리 다리에 흐른 전류의 원인이 ‘동물전기’가 아니라, 서로 다른 금속 사이에 발생한 ‘금속전기’임을 주장하게 된다.

– 루이지 알로이시오 갈바니 (Luigi Aloisio Galvani)
.출생: 1737년 9월 9일, 교황령, 볼로냐
.사망: 1798년 12월 4일 (61세), 교황령, 볼로냐
.부모: 도메니코 갈바니, 바바라 포스치
.배우자: 루차 가레아지 갈바니 (1762 ~ 1788)
.출신 학교: 볼로냐 대학교
.주요 업적: 생체전기학

이탈리아의 해부학자이자 생리학자이다.
볼로냐대학의 해부학 교수 루이지 갈바니와 볼타가 전지를 발명한 것은 조건과 결과의 관계라 할 수 있다. 1791년 ‘동물전기’ 관점이 나온 후 유럽의 과학자들이 앞다투어 갈바니의 실험을 재연하는 바람에 개구리의 씨가 마를 판이었다. 당시 친구인 물리학자 볼타도 갈바니의 발견에 찬사를 보냈다. 하지만 과학적인 의심을 품고 다른 방식의 실험을 거쳐 볼타는 같은 종류의 금속을 갖다 댔을 땐 개구리 다리가 움직이지 않음을 발견했고 두 가지 금속에 있는 정전기의 양이 서로 달라 전기가 흐르며 개구리 다리는 전선 구실을 하는 데 지나지 않는다고 판단하였다. 볼타는 재질이 서로 다른 동전을 혀의 아래위에 놓고 철사로 연결하면 찌릿찌릿 전기가 통하는 실험도 하였고 이 현상을 응용하여 구리판과 아연판을 번갈아 쌓고 그 사이사이에 소금물로 적신 종이를 끼웠다. 전선을 연결하자 ‘전류’가 발생하였다. 즉, 지속적으로 전기를 생산하는 ‘볼타전지’가 탄생한 것이다. 결과적으로 해부학자는 ‘동물’에 집착하다 위대한 발견을 놓쳤고 물리학자는 ‘금속’으로 눈을 돌려 전지를 발명한 것이다. 루이지 갈바니의 동물전기 관점은 볼타 전지 발명의 기초가 되었으며 당시 과학 수준으로 그가 전기생리학, 전자기학의 발전에 크게 이바지했다는 것은 부언할 수 없다. 또한 죽은 개구리의 심장에 전류를 흐르게 하자 심장 근육의 수축이 일어났다는 루이지 갈바니의 관찰 기록은 오늘날 전기 충격으로 심장 박동을 회복시키는 응급처치법과 심장 리듬의 문제를 감지해 심장이 규칙적이고 제시간에 박동할 수 있도록 전기자극을 보내는 장치인 심장박동기의 개발로 이어져 수많은 사람의 꺼져가는 생명을 되살리고 있다.

○ 생애 및 활동

루이지 알로이시오 갈바니 (Luigi Aloisio Galvani)는 1737년 9월 9일, 교황령 볼로냐에서 태어났다.
볼로냐 대학에서 신학과 의학을 공부하고, 후에 모교의 해부학 교수가 되었다.
1780년 해부한 개구리의 다리가 해부도에 닿자 경련이 일어남을 보았다. 그는 그것이 생체전기 때문에 일어난 현상이라고 생각하고, 종류가 다른 금속들 사이의 전위차 때문에 일어난다고 한 알레산드로 볼타와 논쟁했다. 그것은 볼타로 하여금 전지를 발명하게 한 계기가 되었다. 그는 전기생리학, 전자기학의 발전에 크게 이바지했다.

루이지 갈바니의 동물전기 이론의 싹은 동년 시절과 연관이 있었다. 어릴 적의 루이지 갈바니는 여름방학이면 아드리아해 바닷가에 사는 이모 집으로 달려갔다. 그를 끔찍이 사랑해준 이모는 젊고 예뻤지만 해변가에 살고있는 관계로 심한 풍습성 관절염으로 다리병을 앓고 있었다. 이 모습을 안타깝게 눈에 담아온 루이지 갈바니가 이모를 치료하려고 작심한 것이 후에 의학을 배우게 된 중요한 원인이라 할 수 있다. 연해 지역에 풍습성 관절염으로 시달리는 사람들은 예전부터 전기뱀장어의 전기를 이용하여 증상을 완화했는데 두통과 관절염에 뛰어난 효과가 있었다. 동년의 이런 경력은 나중에 대학교 해부실에서 전기뱀장어와 개구리에 대한 해부를 통해 동물전기를 탐색하는 중요한 계기로 되었다.

• 동물전기에 관한 실험

동물전기는 개구리요리를 하다가 무심코 발견된 현상이라고 한다. 이 발견에 대하여 여러 설이 있는데 유행되는 설은 병든 아내를 위해 요리를 하다가 발견했다는 것이다. 1780년 이탈리아 볼로냐대학 해부학과 교수로 지내던 루이지 갈바니의 아내 루치아의 몸은 아주 허약했다. 개구리 다리로 만든 수프를 먹으면 건강회복에 좋다는 말이 있었기에 개구리 요리를 만들려고 개구리 다리를 금속 접시에 놓았다. 마침 방에서는 제자들이 기전기를 작동하며 불꽃을 만들고 있었는데 무심결에 개구리의 뒷다리가 접시 안에서 살아 있는 것처럼 경련을 일으키는 것을 보았다. 놀란 루이지 갈바니는 세심한 관찰을 통해 기전기가 불꽃을 만들어낼 때만 개구리 다리가 흠칫한다는 현상을 발견하였다. 집 발코니의 철재 난간에 개구리를 매달아 놓을 때도 뒷다리 근육이 수축한다는 것을 발견했는데 특히 번개가 치거나 검은 구름이 몰려올 때는 더 빈번하게 경련이 일어났다. 이런 현상을 갈바니는 ‘대기전기’가 흘렀기 때문이라고 해석하였다. 대기의 기체는 이온화돼 있어 항상 전류가 흐르고 있다. 그는 대기전기에 의해서만 일어나는 현상이 맞는지 확인하려고 실험장소를 실내로 옮겼다. 실내에서 둥근 철판에 철사를 접촉했을 때 개구리의 뒷다리는 역시 경련을 일으켰다. 대기전기가 경련의 원인은 아니니 개구리 자체에서 전기가 나온 것으로 판단하였고 개구리 뒷다리의 경련은 동물의 신경과 근육에 존재하는 음전하와 양전하의 작용에 의해 전류가 흐른 것이라고 결론지었다. 이 실험을 통해서 동물의 체내에 전기를 발생시키는 조직이 있다고 주장하였는데 즉, 동물은 뇌에서 전기를 만들고 이 전기가 온몸의 근육에 흘러 들어가 저장되어 있다가 근육을 움직일 때 사용된다는 것이다.

개구리 뒷다리에 전기가 흐르는 금속이 닿으면 경련을 일으킨다는 것을 시작으로 한 일련의 이론을 정립했는데, 이를 갈바니즘 (Galvanismus)이라고 부른다.
비록 그의 동물전기 이론은 틀렸음이 밝혀졌지만 이를 통해서 볼타가 전기가 생기는 원리를 발견하고 전지를 만들게 된 계기가 되었다.

• 동물전기에 대한 반대주장

루이지 갈바니는 1794년에 익명으로 ‘근육 수축에 있어 전도체의 사용과 그 역할’이란 책을 써냈다. 이 책에서 갈바니는 ‘개구리의 신경을 다른 개구리의 근육으로 건드렸을 때 금속을 전혀 이용하지 않고도 근육의 수축을 관찰할 수 있었다’며 ‘동물 자체에서 나오는 일종의 유체인 새로운 종류의 전기인 동물전기를 발견했다’고 주장했다. 나중에 증명되다시피 갈바니가 목격한 전기는 개구리에게 원래 있던 ‘동물전기’가 아니라 개구리가 놓인 금속 접시와 여기에 접촉한 다른 금속 사이에 발생한 ‘금속전기’라는 설명이다. 이 같은 원리를 응용해 1800년 물리학자 볼트는 세계 최초로 지속적으로 전기를 생산하는 ‘볼타파일 (볼타전지)’을 발명했다. 볼타파일은 얇은 은판과 아연판, 소금물에 적신 판지를 겹겹이 쌓아 만든 것이다. 이 기둥의 아래위에 서로 다른 금속이 오게 한 다음, 전선을 연결하면 전류가 흐른다.
볼타전지가 나온 후 갈바니는 ‘개구리의 춤 선생’이란 조롱을 받으며 동물전기 이론이 부정되는 현실에 직면했고 나폴레옹이 북이탈리아를 침공해 세운 치살피나공화국에 충성맹세를 하지 않자 볼로냐대에서 교수직과 모든 학위를 잃어 궁핍한 노년을 보냈다.
1790년 아내의 사망으로 심한 타격을 받았지만 갈바니는 평생 동물전기에 대한 믿음을 버리지 않았다.
반면에 볼타는 볼타파일을 만든 업적으로 1794년 영국 왕립학회에서 코플리상을 받았다. 1801년에는 나폴레옹의 초청으로 파리 학사원에서 볼타파일을 시연했고 백작위를 수여받았다. 또 볼타는 프랑스 레지옹 도뇌르 훈장까지 탔다. 후세에 증명되다시피 갈바니의 주장인 근육수축이 전기적인 자극에 의해 발생한다는 것은 옳았으나 이것을 ‘동물전기’라고 한 것은 틀렸다. 또 볼타가 ‘동물전기’를 부정한 것은 옳지만 모든 전기․생리학적인 효과에 서로 다른 금속이 전류원으로 필요하다고 본 것은 틀렸다.

• 노년

볼타 전지로 유명한 알레산드로 볼타와는 절친한 친구 사이였는데, 볼타가 앞장서서 그의 동물전기 이론에 반대하자 둘은 단칼에 철천지원수로 변해버렸고, 갈바니즘은 사이비 과학으로 매도당했다. 그래서 후대에 갈바니즘이 2차 창작물에 다루어지면 연금술 카테고리로 마법과 같은 선상에서 다루어지게 된다.

그럼에도 불구하고, 갈바니와 볼타는 토론 와중에 서로의 주장에 이치에 맞는 점이 있으면 언제나 존중했고 각자의 주장을 아예 틀렸다고 깎아내리지도 않았다. 둘은 이 일을 계기로 사이가 멀어지기는 했으나 그 후에도 언제나 신사적인 토론을 했다. 이후 볼타는 나폴레옹 보나파르트에게 의탁하여 사망할 때까지 대과학자의 권세를 누리게 되지만 갈바니는 서재에서 아무도 알아봐주지 않는 연구에만 쓸쓸히 몰두하다가 죽었다.

하지만 그의 동물전기 이론은 신경의 발견과 뇌의 뉴런들의 작동 원리가 후대에 해명되면서 완전히 틀리지는 않았음이 증명되었다. 즉, 현대의 심장 제세동기 등은 모두 마지막까지 올라가면 갈바니의 이름을 만나게 된다. 오히려 심장은 스스로 전기를 만들어서 흘러보내는 독특한 기관이다.

현대에도 그의 이름은 검류계 (galvanometer), 갈바니 전지 (galvanic cell) 등에 남아 있다. 또한 갈바니즘은 후에 프랑켄슈타인이라는, SF 장르의 시초가 되는 작품을 낳게 된다.

• 약사

1737년 9월 9일 : 이탈리아의 볼로냐에서 출생.
1752년 : 신학을 배움.
1756년 : 볼로냐대학에 입학.
1759년 : 의학을 전공하고 해부학을 배움.
1766년 : 볼로냐대학 해부학 교사직을 담당
1782년 : 볼로냐대학 강사직을 담당
1782년 : 볼로냐대학 교수로 됨.
1791년 : 개구리 다리실험에 근거한 동물전기 이론을 발표.
1798년 12월 4일 : 형제집에서 사망.

○ 개구리 뒷다리에서 건전지 나왔다

1786년께 이탈리아 볼로냐대 해부학과 교수였던 루이지 갈바니 (1737 ~ 1798)는 병약한 아내 루치아에게 개구리 수프를 먹도록 권했다. 당시에는 개구리 뒷다리로 만든 수프가 몸이 아픈 사람의 건강을 회복하는 데 효험이 있다고 믿었기 때문이다.

루치아는 수프를 만들기 위해 개구리의 껍질을 벗기고 금속 접시에 가지런히 놓았다. 옆에서는 남편의 제자들이 마찰을 이용해 전기를 일으키거나 금속의 정전기유도 현상을 이용해 전기를 모으는 장치인 기전기를 작동하며 불꽃을 일으키고 있었다.

그때였다. 루치아는 개구리의 뒷다리가 접시 안에서 살아 있는 것처럼 경련을 일으키는 것을 보았다. 놀란 그녀는 이 광경을 계속 지켜보았고 기전기가 불꽃을 만들어낼 때만 개구리 다리가 흠칫한다는 사실을 알았다. 루치아는 갈바니의 대학 은사인 갈레아치 교수의 딸이었고 과학자의 아내였던 까닭에 남다른 식견을 가졌던 듯하다.

집으로 돌아온 갈바니는 아내에게서 이 이야기를 듣고 몹시 흥분했다. 갈바니는 곧장 이 사건의 원인을 밝혀내겠다는 강렬한 욕망에 사로잡혔다. 갈바니는 조수와 함께 개구리의 몸통 여기저기에 기전기로부터 나오는 불꽃을 가져다 댔다. 매번 결과는 같았다. 하나의 예외도 없이 불꽃이 기전기로부터 나오는 순간 개구리의 뒷다리가 경련을 일으켰다.

이 같은 관찰을 계기로 갈바니는 개구리 뒷다리에 대한 실험을 계속했다. 그는 집 발코니의 철재 난간에 개구리를 매달아 놓을 때도 뒷다리 근육이 수축한다는 것을 목격했다. 특히 번개가 치거나 검은 구름이 몰려올 때는 더 빈번하게 경련이 일어났다.

갈바니는 개구리의 뒷다리가 경련을 일으키는 이유를 ‘대기전기’가 흘렀기 때문으로 보았다. 대기의 기체는 이온화돼 있어 항상 전류가 흐르고 있다. 하늘에서 땅으로 번개가 치는 것도 대기전기의 한 예다. 하지만 그는 대기전기에 의해서만 일어나는 현상은 아닌 것 같아 실험장소를 실내로 옮겼다.

역시나 개구리의 뒷다리는 경련을 일으켰다. 이번 경련은 개구리 뒷다리가 놓여 있는 둥근 철판에 철사를 접촉시켰을 때 발생했다. 대기 중에 불꽃이 생기거나 번개가 치지 않을 때도 개구리가 경련을 일으켰다. 따라서 대기전기가 경련의 원인은 아닌 셈이다. 그렇다면 개구리 뒷다리가 경련을 일으키는 진짜 이유는 뭘까?

갈바니는 개구리 자체에서 전기가 나온 것이라고 생각했다. 그는 개구리 뒷다리의 경련은 동물의 신경과 근육에 존재하는 음전하와 양전하의 작용에 의해 전류가 흐른 것이라고 결론지었다. 1794년 익명으로 ‘근육 수축에 있어 전도체의 사용과 그 역할’이란 책을 펴냈다.

이 책에서 갈바니는 “개구리의 신경을 다른 개구리의 근육으로 건드렸을 때 금속을 전혀 이용하지 않고도 근육의 수축을 관찰할 수 있었다”며 “동물 자체에서 나오는 일종의 유체인 새로운 종류의 전기인 ‘동물전기’를 발견했다”고 주장했다.

아쉽게도 갈바니가 생체기관에 전기가 존재할 것이라고 추정한 것은 옳았지만 그가 발견한 것은 생체에 존재하는 전기는 아니었다. 이를 규명한 사람은 당시 이탈리아 파비아대 물리학과 교수였던 알레산드로 볼타 (1745 ~ 1827)였다.

1796년 볼타는 재질이 서로 다른 동전을 혀의 아래 위에 놓고 철사로 연결하자 찌릿찌릿 전기가 통한다는 느낌을 받았다. 또 혀 대신 소금물을 적신 판지를 끼웠을 때도 전류가 흐르는 것을 목격했다. 이로써 볼타는 “전류가 동물의 생체조직이 아니라 금속과 습기에서 유래된 것이다”고 주장했다.

다시 말해 갈바니가 목격한 전기는 개구리에게 원래 있던 ‘동물전기’가 아니라 개구리가 놓인 금속 접시와 여기에 접촉한 다른 금속 사이에 발생한 ‘금속전기’라는 설명이다.

이 같은 원리를 응용해 1800년 볼타는 세계 최초로 지속적으로 전기를 생산하는 ‘볼타파일 (볼타전지)’을 발명했다. 볼타파일은 얇은 은판과 아연판, 소금물에 적신 판지를 겹겹이 쌓아 만든 것이다. 이 기둥의 아래 위에 서로 다른 금속이 오게 한 다음, 전선을 연결하면 전류가 흐른다.

갈바니는 ‘개구리의 춤 선생’이란 조롱을 받으며 동물전기 이론이 부정되는 현실에 직면했고 아내마저 저세상으로 떠났다. 또 나폴레옹이 북이탈리아를 침공해 세운 치살피나공화국에 충성맹세를 하지 않자 볼로냐대에서 교수직까지 잃어 궁핍한 노년을 보냈다. 그럼에도 갈바니는 평생 동물전기에 대한 믿음을 버리지 않았다.

반면 볼타는 볼타파일을 만든 업적으로 1794년 영국 왕립학회에서 코플리상을 받았다. 1801년에는 나폴레옹의 초청으로 파리 학사원에서 볼타파일을 시연했고 백작위를 수여받았다. 또 볼타는 프랑스 레지옹 도뇌르 훈장까지 탔다.

두 사람에 대한 당대의 평가는 대조적이었으나 두 사람은 부분적으로 옳았고 부분적으로 틀렸다. 갈바니의 주장대로 근육수축이 전기적인 자극에 의해 발생한다는 것은 옳았으나 이것을 ‘동물전기’라고 한 것은 틀렸다. 또 볼타가 ‘동물전기’를 부정한 것은 옳지만 모든 전기․생리학적인 효과에 서로 다른 금속이 전류원으로 필요하다고 본 것은 틀렸다.

1881년 전압의 단위로 ‘볼트 (V)’가 통용되면서 갈바니의 업적은 줄곧 가려지는 듯했다. 그러나 죽은 개구리의 심장에 전류를 흐르게 하자 심장 근육의 수축이 일어났다는 갈바니의 관찰 기록은 오늘날 전기 충격으로 심장박동을 회복시키는 응급처치법과, 심장 리듬의 문제를 감지해 심장이 규칙적이고 제시간에 박동할 수 있도록 전기자극을 보내는 장치인 심장박동기의 개발로 이어져 수많은 사람의 꺼져가는 생명을 되살리고 있다. _ 글 : 서금영 과학칼럼니스트

○ Works

De viribus electricitatis in motu musculari commentarius (in Latin), 1791. The Institute of Sciences, Bologna.

De viribus electricitatis in motu musculari (in Latin). Modena: Società tipografica. 1792.

Memorie sulla elettricità animale (in Italian). Bologna: Clemente Maria Sassi. 1797.

[Opere] (in Italian). Bologna: Emidio Dall’Olmo. 1841.

참고 = 위키백과, 나무위키

크리스천라이프 편집부