모든 공학(Engineering)에서 구조물 부재나 기계 부품은 정확한 크기를 가져야 한다. 이 부재와 부품은 실제 또는 예상되는 힘을 견딜 수 있도록 적절한 크기로 만들어야 한다. 예를 들면 압력 용기의 벽은 내부 압력을 견딜 수 있을 만큼 적절한 강도를 가져야 하고, 건물 바닥은 용도에 맞게 충분한 강도를 가져야 하며, 기계의 축은 필요한 토크를 견딜 수 있을 만큼 충분히 커야 하고, 비행기의 날개는 이륙, 비행, 착륙할 때 발생하는 공기 역학적 하중을 안전하게 견딜 수 있어야 한다. 마찬가지로, 복잡한 구조를 가진 부품은 가해진 하중이 작용할 때 심하게 휘거나 처지지 않도록 아주 견고해야 한다. 건물 바닥은 충분히 견고해도 심하게 휘어질 수 있다. 그러면 건물 바닥에 설치한 제조 장비가 잘못 정렬되..

와트 엔진의 한계는 분명했다. 결국 느리고 투박하고 번거로웠다. 부품은 크고 정렬하기가 어려웠으며, 대부분은 손으로 깎고 다듬어야만 맞출 수 있는 거친 주물에 불과했습니다. 단조품은 되도록 원하는 크기에 가깝게 만들어졌으며, 기계로 절단하지 않았다. 기어는 전혀 가공하지 않고 주조로 만들었다. 그 결과 마찰로 생기는 동력 손실이 너무 컸다. 이 엔진은 저압에서 작동했고, 뉴커먼 엔진과 마찬가지로 증기의 팽창력을 활용하지 못했다. 제임스 와트는 고압의 이점을 알고 있었지만, 폭발에 대한 두려움 때문에 이를 사용하지 않았다. 대기압보다 높은 압력에서 증기를 사용하는 엔진을 최초로 설계하고 작동시킨 사람은 미국인 중 한 명이었다. 1772년경 마차 제작자의 수습생이었던 필라델피아의 올리버 에반스는 동물의 힘 ..

매튜 볼턴은 단동 왕복식 와트 엔진은 펌프질에만 사용할 수 있어 상대적으로 미래가 제한적인 것을 깨달았다. 불턴은 1781년 와트에게 보낸 편지에서 런던, 맨체스터, 버밍엄의 사람들이 증기기관에 열광하고 있다는 사실도 알고 있었다. 그래서 그는 와트에게 회전식 엔진을 개발하라고 독촉했다. 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 가장 확실한 방법은 크랭크와 플라이휠을 사용하여 크랭크가 데드 센터를 통과시키는 것이었다. 이런 방식은 오래전부터 알려져 있었으며, 실제로 가장 초기의 850 크랭크는 플라이휠 역할도 하는 그라인 스톤에 부착되어 있었다. 와트를 포함한 그 누구도 플라이휠이 한 회전 동안 엔진 회전수를 거의 균일하게 유지한다는 사실을 깨닫지 못했던 것 같다. 플라이휠은 크랭크가 데드 센터를 통과할 때 ..

뉴커먼이 사망한 지 40년 만에 제임스 와트는 세이버리, 뉴커먼과 함께 증기기관의 창시자로 인정받을 만큼 근본적이고 중요한 변화를 일으켰다. 존 스미턴과 마찬가지로 와트도 악기 제작자로 시작하여 실무 엔지니어가 되었다. 그는 스코틀랜드 과학자 조셉 블랙의 열에 관한 강의를 듣고 있던 글래스고 대학의 실험실에서 조교로 일하던 중 아이디어를 떠올렸다. 와트는 자신이 수리하던 뉴커먼 엔진 모델에서 실린더 벽을 사이클마다 냉각하고 재가열해야 했기 때문에 스트로크 사이에 열이 낭비된다는 점에 주목했다. 그는 대기압과 부분 진공 상태에서 증기를 계속 사용했지만, 증기를 응축하기 위한 별도의 격실을 실린더와 연결하되 실린더 주위에 증기 재킷을 씌워 벽을 뜨겁게 유지했다. 이렇게 해서 그는 뉴커먼이 필요로 했던 연료의..

철공업자이자 목사였던 토머스 뉴커먼은 수년간의 실험 끝에 1712년 엔진을 완성했다. 스태퍼드셔의 더들리 성에서 그가 첫 번째 만든 엔진을 설치하여 광산에서 물을 퍼 올리는 데 사용하였다. 뉴커먼의 파트너이자 다트머스의 배관공이자 유리공이었던 존 칼리 또는 카울리는 수작업 기술을 뉴커먼에게 제공했다. 뉴커먼의 공헌은 익숙한 장치와 자신만의 생각을 기발하게 조합한 것이었다. 그는 로마 시대부터 물을 끌어 올리는 데 사용했던 것과 같은 종류의 실린더와 피스톤에 증기를 공급하기 위해 양조업자들의 구리 주전자와 화로를 가져와 실린더 안의 피스톤 아래에 증기를 응축시켜 부분적인 진공 상태를 만들어 위의 대기압이 피스톤을 아래로 밀어내도록 했다. 외부에 찬물을 뿌려 증기를 응축시켜 진공을 만드는 세이버리의 방식 대..

중세 시대와 마찬가지로 도시와 마을은 고유한 특성과 차별성, 그리고 서로에 대한 냉담함을 계속 유지했다. 하지만 도시와 마을의 유지와 개선은 국가적 관심사가 되었다. 1510년 6월 16일, 루이 12세는 파리를 목표로 하고 있었지만, 프랑스의 모든 도시에 있는 모든 사람에게 자기 집 앞에 포장도로를 깔고 잘 보수하라고 명령했다. 블록의 크기와 설치 방법에 대한 사양도 왕실 법령에 나타나기 시작했다. 프랑수아 1세는 1540년에 이를 시행하기 위한 정확한 규정을 발표하고, 이를 어기는 자를 엄하게 벌하겠다고 위협했다. 프랑수아 1세와 그의 엔지니어 가이온 르 로이(Guyon Le Roy)는 부두와 선착장, 갯벌, 수문, 토사 관리만으로는 르아브르(Le Havre) 항구를 국가 항만으로 만들 수 없다는 것..