성공적인 발명과 혁신 사례

소개

공학설계 - 성공적인 발명과 혁신 사례 (James Watt의 증기기관)

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본문내용

와트의 증기기관은 수력·풍력·축력·인력 등 농업사회의 기본적인 동력을 능가하는 것으로서 동력혁명을 가져왔으며, 산업혁명을 희망이라 부를 수 있게 한 기술적인 기초를 준비하기에 이르렀다. 당시 유럽사회에 큰 영향을 끼쳤으며 농경생활에서 도시산업생활로 문화가 탈바꿈하게 되고 이를 이용한 첨단 산업발달로 유럽의 제국주의 열강의 대열로 향하게 되는 새로운 트렌드가 되는 시기이다.

먼저 증기기관이란 증기가 가지는 열에너지를 기계적 일로 변환시키는 원동기의 한 형식이다. 보다 더 자세히 알아보면, 고압증기의 정적 압력을 실린더 내의 피스톤에 작용시켜 이것을 움직여 일을 시킨다. 18세기 중엽 영국에서는 방적기계·직물기계 등이 급속히 발달하여 공업이 점차 발전하게 되었다. 이에 따라 에너지원인 석탄의 채굴도 활발해지고, 지하수의 배수에도 어려움을 겪게 되자 펌프를 구동하는 강력한 동력이 요구되었다. 1712년 T.뉴커먼은 실린더 내에 증기를 도입하여 피스톤을 상승시키고 증기가 냉각하면 실린더 내의 압력이 저하되어 피스톤을 대기압으로 내리누르는 대기압 증기기관을 만들었다.

글래스고대학의 수리공장에 근무하던 J.와트는 뉴커먼의 대기압 증기기관의 수리를 의뢰받고 성능개선에 노력한 결과 증기를 실린더 내에서 응고시키지 않고 다른 용기(응축기)에 이끌어서 응고시켜 피스톤을 대기압이 아닌 증기압력으로 구동하는 발명을 하여 오늘날 증기기관의 기초를 구축하였다.

증기기관의 구조를 알아보면, 보일러에서 보내진 증기를 밸브실로 이끌어 여기서 밸브의 작용에 의하여 피스톤의 앞뒤에 번갈아 증기를 보내어 실린더 내에서 피스톤을 왕복 운동시킨다. 이 피스톤의 왕복운동으로 피스톤 로드·연결봉에 이어진 크랭크에 전달되어 크랭크축을 회전시킨다. 증기를 피스톤의 앞뒤에 보낼 때는 슬라이드 밸브의 작용에 의하며, 이 슬라이드 밸브는 크랭크축에 붙여진 편심륜에 의하여 전후로 움직여진다.

참고자료

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