증기기관으로 1차 산업혁명을 가져온 ‘제임스 와트’ [인포그래픽_세계인물편]

[시선뉴스 이호 기자 /디자인 이연선 pro]

▶제임스 와트 (James Watt)
▶출생-사망 / 1736.01.19 ~ 1819.08.25
▶국적 / 스코틀랜드(영국)
▶활동분야 / 발명가, 기계공학자

증기기관을 개량하여 영국 산업혁명을 불러 일으킨 발명가.

- 손재주가 좋았던 어린 시절

제임스 와트는 1736년 스코틀랜드의 그리녹에서 조선공의 아들로 태어나 많은 영향을 받았다. 그는 손재주가 좋았고 수학과 공학에 관심을 가지고 있었다. 그는 1755년 런던으로 가 수학기계공 견습이 되었고 1757년 글래스고대학의 수학 기계공이 되었다.

- 뉴커먼 증기기관에 실망하다

당시 영국은 뉴커먼 방식의 증기기관을 약 50년간 써 오고 있었다. 뉴커먼 기관의 작동 원리는 균형추가 밑으로 떨어지면 피스톤이 실린더의 꼭대기로 올라가고 이 실린더에 증기를 채운다.

뜨거운 증기가 가득한 실린더 내부에 차가운 물을 뿌리면 증기가 응축되면서 진공 부분이 형성되고 이에 피스톤은 아래로 내려온다. 실린더가 내려오면 기압이 균형을 일으키게 되어 처음처럼 피스톤은 균형추의 무게 때문에 다시 꼭대기로 올라간다. 이런 과정이 반복되는 것이 뉴커먼 기관이다.

뉴커먼 기관은 사람 25명과 말 10마리가 일주일 동안 하던 일을 단 하루 만에 해냈지만 열효율은 고작 1%에 불과했다. 당시 증기기관은 많은 인기를 얻었지만 와트는 이 기관이 증기를 크게 낭비하고 있다는 것에 충격을 받았다.

- 분리응축기를 고안하다

와트는 증기를 냉각시키는 과정에서 실린더가 함께 냉각이 되면 다시 실린더를 가열시키는데 많은 에너지가 사용되어 낭비된다는 점에 착안했다. 1769년 그는 이런 분석을 바탕으로 실린더로부터 분리된 응축기를 별도로 만들어 실린더 안의 수증기를 관을 통해 뽑아낸 후 실린더 바깥에서 냉각시키는 분리응축기를 고안했다. 

이를 통해 와트의 증기기관은 기존의 증기기관보다 4배 정도의 효율을 가질 수 있게 되었다.

- 증기기관의 전성기를 맞이하다

와트는 그 후 증기기관을 개선시키기 위한 노력을 지속적으로 하여 제분소, 방직 공장, 제철소 등에 사용될 수 있는 회전식 증기기관을 만들기 위해 1781년에 유성식 기어를 고안해 냈다.

또한 1782년 실린더의 양 끝을 응축기와 보일러에 밸브 장치로 연결하여 피스톤의 상하운동을 모두 동력으로 활용할 수 있는 복동식 증기기관을 고안하여 피스톤의 하강운동뿐만 아니라 상승운동에서도 증기압을 이용할 수 있게 된다.

불이 붙은 그는 보다 더 완벽한 효율을 갖는 증기기관을 만들기 위해 노력했고 그의 증기기관은 산업 뿐 아니라 운송 수단에도 적용되는 등 영국의 산업혁명 부흥을 이끄는 일등공신이 된다.

기존의 증기기관을 개선시켜 혁명적으로 생산성을 끌어올린 와트. 요즘 사람으로 따지면 스마트폰 혁명을 가져 온 스티브 잡스가 그와 비슷하지 않을까. 그의 기존의 것을 개선시키는 창의성은 지금의 우리가 윤택한 생활을 할 수 있게 해 주었다.