증기기관의 탄생과 장단점 그리고 영국의 산업혁명

증기기관이 어떻게 탄생하였는지 알아보고 와트는 증기관을 어떻게 발전시켰는지 알아보겠습니다. 그리고 증기기관의 장점과 단점에 대해서 정리해 보겠습니다. 추가로 영국의 산업혁명에 대해서 정리하고 알아보겠습니다.

 

증기기관의 탄생

  증기의 힘을 동력으로 이용하는 증기기관의 등장은 사람이나 가축, 흐르는 물의 힘을 동력으로 사용하던 시기에 중대한 변화를 가져온 커다란 사건이었습니다. 증기는 물을 끓여서 발생하는 수증기를 의미합니다. 증기의 힘을 동력으로 사용할 수 있다는 사실을 고대에도 알려져 있었습니다. 1세기 무렵, 알렉산드리아의 헤론은 증기의 힘으로 움직이는 장난감을 실제로 만들기도 했습니다. 그러나 증기의 힘을 실용적인 목적으로 사용하려는 시도는 17세기말에 와서야 비로소 나타났습니다. 1698년 영국의 토머스 세이버리는 증기를 응축시켜서 얻은 흡입력으로 광산의 물을 뽑아 올리는 수동 밸브 펌프를 만들어 최초로 특허를 받았습니다. 1712년에 토머스 뉴커먼은 피스톤과 실린더를 이용해 작동하는 최초의 실용적인 증기기관을 만들었습니다. 실린더는 증기기관에서 사용되는 원기둥 모양의 통으로 실린더 속을 왕복 운동하는 원통형의 부품을 피스톤이라고 합니다. 냄비에 물을 끓이다 보면 수증기 때문에 냄비뚜껑이 들썩거리는 모습을 볼 수 있습니다. 이러한 작용을 반복적으로 이용하면 큰 힘을 발휘할 수 있습니다. 석탄을 때서 물을 끓여 거기서 생긴 수증기를 실린더 안으로 밀어 넣습니다. 그러면 수증기는 피스톤을 밀게 되고 피스톤은 바퀴를 돌릴 수 있는 큰 힘을 얻게 됩니다. 이런 원리를 바탕으로 와트가 개발한 증기기관은 물을 퍼 올릴 때 기차나 배를 움직일 때 또는 옷감을 짤 때 이용이 되었습니다.

  산업혁명기에 증기기관이 널리 전파되는 데 가장 큰 영향을 끼친 사람은 제임스 와트입니다. 1765년 그는 뉴커먼 기관을 개량하는 과정에서 연료의 소비량을 뉴커먼 기관의 4분의 1 정도로 줄여 기술에 있어 매우 중요한 진전을 이루어냈습니다. 또한 와트는 이전까지 왕복 운동만 가능하던 증기관을 회전 운동도 할 수 있도록 개량함으로써 증기기관이 물 펌프 용도만이 아니라 공장에서 기계를 돌리는 동력으로도 사용될 수 있도록 만들었습니다. 이에 따라 공장들은 수력을 동력으로 이용하기 위해 강가에 자리할 필요가 없게 되었습니다. 그리고 교통이 편리하고 노동력이 풍부한 도시 근처에 자리를 잡을 수 있게 되었습니다. 이러한 변화는 18세기말에서 19세기 초까지 영국의 산업혁명에 큰 영향을 미쳤습니다. 

장점과 단점

  현재 일반적으로 사용되고 있는 증기기관은 복동식인데 복동식은 피스톤 양쪽에 증기를 보내는 것을 말합니다. 한쪽에만 증기를 보내는 것은 단동식이라고 합니다. 증기기관은 간단한 구조를 하고 있습니다. 또한 고장이 적고 취급이 쉬우며 회전을 시작할 때의 힘이 크다는 장점이 있습니다. 그러나 열효율이 낮고 회전속도가 느리며 몇 만 마력에 달하는 대마력을 얻기가 어렵습니다. 뿐만 아니라 보일러와 응축기가 항상 필요하며 부피를 줄이기 어렵다는 결정을 갖고 있습니다. 그렇지만 워낙 훌륭한 원동기였으므로 증기 터빈이나 내연기관이 실용화도리 때까지는 철도의 기관차에 많이 사용되었습니다. 그 밖에 공장 동력으로도 이용되었습니다. 요즘에는 공장의 증기 해머나 윈치의 원동기 등 특수한 경우에만 증기기관이 사용되고 있습니다.

 

영국의 산업혁명

  흔히 영국을 표현할 때 '해가 지지 않는 나라'라고 말합니다. 이것은 무엇을 의미하는 말일지 생각해 봅시다. 영국에는 정말 밤이 없다는 뜻을 의미하는 것은 아닙니다. 영국은 17세기 초반부터 세계 각 대륙에 식민지를 만들었습니다. 당시 아프리카, 아메리카, 아시아에 이르는 수많은 나라들이 영국의 식민지였습니다. '해가 지지 않는 나라'라는 별명을 얻게 된 것은 이처럼 전 세계에 있는 식민지 때문입니다. 예를 들어, 아시아 식민지에서 해가 지면 영국에서는 해가 뜨고, 다시 영국의 해가 지면 아메리카에서 해가 뜨고, 이런 식이었기 때문에 영국에는 항상 해가 떠 있다는 말이 나온 것입니다. 그만큼 영국의 힘이 막강했다는 뜻도 됩니다.

  영국은 일찍이 정치적인 안정을 이루었기 때문에 경제 발전에 주력할 수 있었습니다. 또한 도시의 노동력도 풍부했습니다. 토지를 잃고 도시로 온 농민들이 많았기 때문입니다. 따라서 영국의 도시에서는 값싼 임금으로 노동자를 고용할 수 있었습니다. 이런 조건들로 인하여 영국은 18세기 후반, 국내외 시장에서 늘어나는 상품 수요에 맞춰 기계를 발명하고 동력을 개발하면서 생산법을 혁신적으로 바꾸게 되었습니다. 이러한 움직임을 '산업혁명'이라고 합니다. 산업혁명은 먼저 면공업에서 일어나게 되었습니다. 영국은 동인도무역에 의해 17세기말에 인도산 면직물을 들여왔는데 이것이 영국을 비롯한 유럽에서 의료혁명을 불러일으킴으로써 면제품의 수요를 자극했기 때문입니다.

  산업혁명은 생산량을 획기적으로 늘렸습니다. 또한 자본주의라는 세계 경제 체제를 확립하여 세계를 지배와 종속 관계에 놓이게 만들었습니다. 자본가와 노동자라는 두 개의 사회 세력이 등장하여 새로운 사회 문제가 생겼습니다. 즉 부유층과 빈곤층 간에 갈등이 생긴 것입니다. 많은 임금 노동자는 저임금과 장시간 노동에 시달렸습니다. 심지어 어린아이도 취업을 하여 일을 하는 등 큰 사회 문제를 불러일으켰습니다. 기계의 등장으로 노동자들이 점차적으로 해고되면서 노동자들은 기계를 파괴하는 운동을 일으켰습니다. 그리고 이것은 노동조합이나 노동정당 등 조직적인 운동으로 발전했습니다. 공업의 발달은 동시에 의학기술의 진보도 불러와 인구 증가율이 높아졌습니다. 그리고 인구의 도시 집중 현상이 나타나 주택, 위생, 상하수도 등 여러 가지 도시 문제가 생겨났습니다. 이렇듯 산업혁명으로 부정적인 현상들이 생겨났지만, 그만큼 기술의 진보와 사회적인 발전에 막대한 영향을 끼쳐 영국을 '세계의 공장'으로 만들었습니다. 이후 각국에서는 경쟁적으로 영국으로부터 기계와 기술을 습득하여 산업화를 추진하였습니다.