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그러나 잇따라 사업이 실패하자 그 전망은 사라져버렸다. 1754년, 그는 수학 도구제작자의 일을 배우기 위해
글래스고로 갔다.
1756년, 스코틀랜드로 돌아온 그는 글래스고에서 사업을 벌이고 싶었지만, 그가 정식 도제과정을 받지 않았다는 이유로 장인 길드의 강력한 저항에 부딪쳐 그 뜻을 이룰 수 없었다.
그러나 이듬해, 대학으로부터 대학 구내에 있는 작업장과
편의시설을 제공받은 그는 대학의 수학 기구제작자가 되었고, 또한 개인사업도 펼칠 수 있었다.
와트는 새로운 일자리에서 생계를 해결하면서 곧바로 증기기관에 대한 몇 가지 실험에 몰두할 수 있는 시간을 확보했다.
그 실험의 계기는 글래스고 학생인 존 로비슨(John Robison)의 제안에서 비롯되었다.
1759년에 그는 와트에게 마차의 동력원을 증기기관에 활용할 수 있다는 가능성을 제시했지만, 그 실험은 아무런 성과도 얻지 못하고 실패로 끝나고 말았다.
그러나 그 덕분에 1763/4년 겨울, 대학에서 구입했던 뉴커먼의 기관 모형을 수리해달라는 부탁을 받았을 때(그때 그 기관 모형은 전혀 작동하지 않았다), 와트는 이미 증기기관에 대해 어느 정도 파악이 끝난 상태였다.
잠깐!!!
뉴커먼의 증기기관은 뭐지?
증기기관의 역사
인간이 증기를 처음 이용한 것은 18세기 산업혁명 때가 아니다. 기원전 250년경
아르키메데스가 증기압력으로 발사할 수 있는 대포를 만들어 냈다. 하지만 실제 증기기관이라고 부를 수 있는 때는 17세기로 프랑스의 엔지니어 드니 파팽 (Denis Papin,1647~1712)은 금속 실린더에 피스톤을 장착해 증기로 인해 피스톤이 위아래로 움직이게 한 부분을 고안했다. 이때부터 발전해 온 증기기관은 뉴커만까지 이르렀다.
뉴커먼의 증기기관
1. 보일러에서 증기가 실린더로 이동
2. 피스톤을 밀어올리기 시작함
3. 피스톤이 끝까지 올라가면
증기 밸브가 닫힘
4. 집중 분사구에서 차가운 물이
나오고 순간적으로 뜨거운
증기가 수축함
5. 수축하면서 실린더에 부분적
진공이 생김
6. 실린더 내부의 압력과 대기압의
차이때문에 피스톤이 하강함
7. 1~6 무한반복
1학년 5반
17번
유현우
와트의 증기기관 개량
뉴커먼의 증기기관
와트의 증기기관
어린 시절
와트는 뉴커만의 증기기관을 수리하는 과정에서 몇 가지의 단점을 발견하는데 가장 중요한 것이 열손실이었다.
와트는 뉴커먼 기관에서 열 손실이 일어나는 중요한 원인이, 매번 피스톤의 왕복운동 때마다 실린더 전체를 식혀야 하고, 다시 피스톤이 되돌아가는 동안 끓는점 이상의 물로 실린더를 가열하여 실린더를 증기로 채워야만 한다는 점에 있다는 사실을 밝혀냈다.
그는 실린더 두 개를 사용하는 것이 그 해결책임을 깨달았다. 그중 하나는 항상 뜨거운 상태를 유지하고, 다른 하나는 항상 차가운 상태를 유지하는 것이었다.
프로필
와트는 정규교육을 받지 않았다.
처음 그는 집에서 어머니에게 교육을 받았으나 이후 그리녹 문법 학교에 입학했다.
그러나 그는 학교보다 아버지의 작업장에 더 관심이 많았고, 다양한 기계와 여러 장비들의 실제 모형을 만들었다.
그의 아버지가 제임스에게 선박관련 가업을 물려줄 생각이었기 때문에 그는 대학에 가지 않았다.
출생: 1736년 1월 19일
사망: 1819년 8월 25일
출생지: 스코틀랜드
주요업적: 증기기관 개량
복동식 회전기관 발명
수평운동장치 발명
원심 조속기 발명
압력계 발명 ...
증기기관의 발전
와트는 더욱 노력하여 결국 1782년에는 피스톤이 동시에 밀고 당기는 복동식 회전기관으로 특허를 받았다.
이어서 1784년에 수평운동장치를 발명하였고, 1788년에는 원심조속기, 1790년에는 압력계를 차례로 발명했다.
증기기관이 산업혁명에 끼친 영향
와트의 증기기관
와트의 증기기관은 사람들의 노동방식을 바꿨다.
와트의 증기기관에 여러 대의 기계를 연결할 수 있게 되자,
기계들을 한 곳에 모아놓고 물건을 만드는 공장식 생산 방식이
일반화됐다. 사람들은 집에서 일하는 대신 공장에 출근해 증기기관으로 작동하는 기계에 맞추어 일을 했다. 이로써 물건을 다량으로 값싸게
만들어낼 수 있게 됐고 사람들은 더 많은 물건을 소비할 수
있게 됐다. 또한 증기기관을 활용한 기차가 출현하면서 누구나
자신이 사는 지역을 쉽게 벗어날 수 있게 됐다.
1. 보일러에서 증기가 실린더로 이동
2. 피스톤이 위로 상승
3. 피스톤이 끝까지 가면 피스톤 헤드 밸브가
닫히는 동시에 응축기 밸브가 열림
4. 증기가 상대적으로 기압이 낮은 응축기로
이동
5. 압축 분사구에서 차가운 물이 나오고 증기가
물로 바뀌면서 순간적으로 부분적인 진공이
만들어짐
6. 대기압과 실린더 안의 기압 차이때문에
피스톤이 아래로 하강
7. 1~6 무한반복
그 이후
증기기관 개량 전 배경
증기기관 이외의 활동
1763년에 결혼했지만, 아내 마거릿은 1773년에 두 아들을 남겨놓은 채 숨을 거두고 말았다. 1774년, 그는 버밍엄으로 이사를 했다. 그곳에서 그는 루너 학회로 알려진 과학적 성향이 강한 모임의 일원이 되었다.
그 모임에는 찰스 다윈의 외조부와 조부인 조시아 웨지우드, 에라스무스 다윈도 참여하고 있었다. 와트와 매튜 볼턴(1728∼1809)이 에라스무스 다윈의 주선으로 협력관계를 맺은 것도
바로 이 모임에서였다.
두 사람의 협력으로 그의 증기기관은 마침내 상업적 성공을 거두게 되었다. 와트는 1775년에 재혼하여 둘째 부인 앤에게서 아들딸 한 명씩을 보았다. 1800년, 64세의 나이에 와트는 증기기관 사업에서는 손을 뗐고 1819년 8월 25일,
버밍엄에서 사망하였다.