증기기관(3)
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[공학] 증기기관의 개선
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 ..
2024.06.21 -
[공학] 제임스 와트의 증기기관
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..
2024.06.21 -
[공학] 최초의 외연 기관, 뉴커먼 기관
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..
2024.06.12