제임스와트와 증기기관

배에 함포를 장착하자 상선이면서 동시에 군함이 되었다. 함포를 장착한 범선에 뛰어난 항해 기술을 갖은 항해사들이 탑승하고 전 세계의 바다를 돌아다니며 약탈 및 무역을 하게 된다. 그러나 범선 역시 바람의 힘 즉 자연의 힘을 이용하여 움직인다는 한계가 있었다. 인류는 불을 사용한 후 스스로 움직이는 기계를 만들기 시작하는데 이때 제임스 와트의 공이 컸다.

 

제임스와트는 1736년 스코틀랜드의 항구도시인 그리녹에서 태어났다. 와트의 아버지는 항구도시의 고위 공무원이자 선주였고 조선공이었는데 그의 어머니는 명문가의 딸이다. 한마디로 금수저 집안인 것이다. 제임스 와트는 매우 병약했기 때문에 집에서 교육받다가 그리녹 문법 학교에 입학한다. 문법 학교에 입학했음에도 불구하고 수학과 공학에 뛰어난 능력을 보였고 손재주가 좋았다.

반면 라틴어, 그리스어는 별로 좋아하지 않았다. 제임스 와트가 18세 되던 해 어머니가 사망하고 아버지도 건강이 악화 되었다. 그는 런던으로 유학 가서 1년 동안 기계 만드는 법을 배웠고 스코틀랜드로 돌아와 공업소를 차리려 했지만 잘 되지 않았다. 그러던 중 글래스고 대학에 있는 실험 기구들을 잘 관리하고 보수하자 세명의 교수들이 와트에게 작은 공업소를 만들 수 있도록 도와주었다. 1757년 꿈에 그리던 공업소를 열게 된 것이다.

 

1759년 제임스 와트는 과학 기구를 수리하는 일뿐만 아니라 장난감과 악기를 제조한다. 이때 친구인 조지프 블랙과 대화하면서 동력으로 증기를 이용하는 것이 흥미를 갖게 되고 실험을 시작한다. 1763년 이미 실용화된 뉴커먼 증기기관을 수리하던 중 이것이 매우 비효율적이라고 생각해 대폭 개량하기로 마음먹는다. 1764년 제임스 와트는 사촌인 마가렛 밀러와 결혼했는데 당시 스코틀랜드는 사촌과의 결혼이 합법이었던 것 같다.

1769년 증기와 연료의 소모를 획기적으로 줄이는 방법으로 특허를 취득했는데 실린더 안이 아닌 실린더와 연결된 응축기에서 압축하고 피스톤을 대기압이 아닌 증기압력으로 움직이는 방식이다. 석탄 소모량이 뉴커먼 기관에 비해 4분의 1로 줄어들었고 피스톤 상하 운동을 모두 동력으로 활용할 수 있었다. 이렇게 뛰어난 증기기관을 만들 수 있음에도 불구하고 상용화시키기 위한 돈이 부족하여 한동안 손을 놓고 있었다.

 

볼턴은 새로운 증기기관의 가능성을 알아보고 제임스 와트를 설득하여 1775년 볼턴 앤 와트라는 회사를 설립한다. 공장을 짓기 위해 이번에는 철공소 소유주인 로벅과 동업을 했는데 제임스 와트는 더 좋은 기술을 개발해 새로운 증기기관 특허를 냈다. 1776년 매우 실용적인 증기기관이 최초로 설치 되었다. 이전까지 상용화된 증기기관은 실용성 및 효율이 좋지 않았다.

볼턴앤와트 회사는 수익구조를 매우 지능적으로 만들었는데 직접 증기기관을 생산하는 것이 아니라 광산이나 공장에 기술 컨설팅을 제공하는 방식이다. 이전에 사용했던 뉴커먼 기관과 와트식 증기기관을 이용해 채굴량의 차이를 분석하고 연간 채굴량 차이의 3분의 1을 수수료로 요구한 것이다. 처음에는 이득이라 생각하고 업자들이 와트식 증기기관을 설치했으나 시간이 지나자 볼턴 앤 와트가 폭리를 취했다고 생각했는지 의회에 특허권 폐지 청원을 냈다.

 

그의 업적은 증기기관뿐만이 아니다 복사기를 만들었는데 은퇴 후 아들에게 복사기 사업을 물려주고 나서 상업적 성공을 거뒀다. 제임스 와트의 복사기가 보급되면서 출판시장이 활성화되었다. 와트식 증기기관이 발명되고 처음에는 광선에서 지하수를 퍼내는 용도로만 사용 됐으나 이후 이것을 개량하여 증기기관차, 증기자동차, 방적기로 면사를 대량 생산하면서 사람이 손으로 할 수 없는 엄청난 양의 제품을 생산하게 되었다.

"제임스 와트는 증기기관 상용화에 불을 댕겨 산업혁명을 일으킨 발명가다"

 

 

산업혁명, 증기자동차가 말의 시대를 끝내다! 1770