SCIENCE 3D | 브라운 운동 (원자가 있다는 증거)

무슨 일이 일어났나

브라운 운동은 액체 · 기체 속 작은 알갱이가 둘레 분자들에게 사방에서 얻어맞아 제멋대로 떨리는 움직임입니다.

APS 에 따르면 로버트 브라운은 1827 년 물 위 꽃가루 속 더 작은 알갱이가 제멋대로 떨리는 것을 보았고, 먼지에서도 같은 움직임이 보여 꽃가루가 살아 있어서 움직이는 것이 아니라고 결론 내렸습니다.

시뮬레이터(2 차원 모형)에서 100 kg 알갱이는 60 초 동안 0.574 m 를 헤매고, 시간 평균 ½Mv² 이 1.01 J 로 분자 하나의 평균 에너지 kT(1 J)와 같아집니다 — 큰 알갱이도 분자와 같은 몫의 에너지를 나눠 받습니다.

알갱이를 400 kg 으로 무겁게 하면 60 초 동안 0.131 m 만 움직여 덜 떨립니다 — 그래서 아주 작은 알갱이에서만 브라운 운동이 눈에 띕니다.

APS 에 따르면 아인슈타인은 액체 분자가 떠 있는 알갱이를 두드려 이 떨림이 생긴다고 보았고, 페랭(Jean Baptiste Perrin)은 실험으로 아인슈타인의 식이 정확하다는 것을 의심할 수 없게 보였습니다.

💡 생활 속 예시

우유 한 방울을 현미경으로 보면 아주 작은 지방 방울들이 쉬지 않고 떨리는 것을 볼 수 있습니다.
먹물을 물에 아주 묽게 타 현미경으로 보면 검은 알갱이들이 제자리에서 바르르 떠는 것이 보입니다.

🙅 오해 깨기오해 모음 보기

꽃가루 알갱이가 떨리는 것은 살아 있어서 스스로 움직이기 때문이다.
APS 에 따르면 브라운은 먼지 알갱이에서도 같은 움직임이 일어나는 것을 보고, 꽃가루가 살아 있어서 움직이는 것이 아니라고 결론 내렸습니다. 출처

누가 왜 찾았나

1827 년 브라운(Robert Brown)은 꽃가루 속 작은 알갱이가 제멋대로 떠는 것을 보았습니다. 아인슈타인은 «기적의 해» 1905 년에 작은 알갱이의 움직임을 다룬 논문을 냈고, 액체 분자가 알갱이를 두드려 떨림이 생긴다고 보았습니다. 페랭은 알갱이가 간 거리를 시간에 따라 재어 아인슈타인의 식을 확인했습니다(APS). 분자 하나는 볼 수 없어도, 분자가 두드린 흔적은 이렇게 잴 수 있었던 것입니다.

확인된 값

로버트 브라운이 물 위 꽃가루 속 작은 알갱이의 떨림을 본 해 (APS): 1827 출처
꽃가루 알갱이 속 더 작은 알갱이가 제멋대로 떨렸다: 무작위 떨림 출처
아인슈타인이 «기적의 해» 1905 년에 낸 브라운 운동 논문: 1905 출처
페랭(Jean Baptiste Perrin)의 실험이 아인슈타인의 식을 확인했다: Jean Baptiste Perrin 출처
아보가드로 상수 N_A — 페랭 실험이 잰 «원자의 수» 의 오늘 정의값: 6.02214076e+23 1/mol 출처
기체 속 브라운 운동 (잉글랜드 KS3 교육과정): 브라운 운동 출처
먼지에서도 같은 움직임 — 꽃가루가 살아 있어서가 아님 (APS): 먼지도 떨림 출처
액체 분자가 떠 있는 알갱이를 두드린다 — 아인슈타인의 설명 (APS): 분자가 두드림 출처
알갱이가 간 거리 제곱의 평균은 시간에 비례 (APS): ⟨x²⟩ ∝ t 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 과학(중학교) · 물질의 상태 변화 [9과04-01]
잉글랜드 · KS3 Physics: Physical changes

출처

https://www.aps.org/apsnews/2016/08/robert-brown-molecular-motion-pollen(확인 2026-11-12)
https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?na(확인 2026-11-12)
https://assets.publishing.service.gov.uk/media/5a7d563de5274a2af0ae2ffa/SECONDARY_national_curriculum_-_Science_220714.pdf(확인 2026-11-12)
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/perrin/facts/(확인 2026-11-12)

브라운 운동 (원자가 있다는 증거)