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혹시 영화 ‘아이언맨’ 시리즈를 본 적이 있나요? 영화 속 아이언맨은 초능력을 가진 인간이 아니라 평범한 인간이지요. 하지만 기계의 힘을 빌려 괴력을 발휘하기도 하고 날아다니기도 해요. 그러한 힘의 비밀은 바로 아이언맨의 가슴에 달린 ‘아크원자로’에요. 소량의 연료를 소모해 막대한 양의 전력을 지속적으로 생산하는 상상 속의 장치지요. 만약 실제로 이런 장치가 있다면 어떨까요? 손바닥 크기의 아크원자로만 있으면 자동차도, 배도, 비행기도, 우주선도 얼마든지 움직일 수 있을 거예요. 어때요? 어마어마한 힘이지요?
그런데 요즘 사람들만 이런 상상을 했던 건 아니랍니다. 옛날 사람들도 외부의 힘을 이용해 물건을 움직일 수 있지 않을까 하는 상상을 했었어요. 그중에서도 대표적인 힘은 물이 끓으면서 발생하는 힘, 바로 수증기의 힘이었어요.
맛있는 찌개나 국이 들어있는 냄비가 끓을 때, 뚜껑이 달그락거리는 소리를 내며 움직이는 모습을 본 적이 있지요? 그것이 바로 수증기의 힘이에요. 물이 기화(액체가 기체로 변하는 현상)하면서 덮여 있는 뚜껑을 밀어 올리기 때문이지요. 이러한 수증기의 힘을 이용해 도구를 만들어 보려던 호기심 많은 사람들은 아주 옛날부터 있었답니다.
인류 최초의 증기기관
고대 이집트 알렉산드리아의 철학자이자 수학자 헤론은 인류 역사상 최초의 증기기관인 ‘아에올리스의 공(Aeolipile)’을 만들었어요. 원리는 간단해요. 물이 들어있는 그릇 모양의 통 아래에 불을 지피면, 통속에 들어있는 물이 수증기가 되어 파이프를 타고 올라가지요. 파이프를 타고 올라간 수증기는 공 모양의 통에 모이게 되는데 이때 특정한 방향으로 뚫린 구멍으로 수증기가 분출돼요. 그러면 뿜어져 나오는 수증기에 의해 공 모양의 통이 빙글빙글 돌게 되지요. 아마 위의 그림을 보면 이해하기 쉬울 거예요.
아에올리스의 공은 실생활에 이용하기에는 힘이 너무 약했다고 해요. 재미있는 장난감 정도였지요. 하지만 인위적으로 증기의 힘을 동력으로 바꾼 최초의 장치, 즉 최초의 증기기관으로 당당하게 기록되어 있어요.
산업혁명의 꽃, ‘증기기관’
증기기관에 대한 관심은 꾸준히 이어져 왔어요. 하지만 실제로 증기의 힘을 제대로 이용할 수 있게 된 것은 18세기에 이르러서이지요.
1705년 ‘토머스 뉴커먼’이라는 사람이 새로운 방식의 증기기관을 발명한 데 이어서, 1765년 ‘제임스 와트’가 뉴커먼의 증기기관을 개량해 현대적인 증기기관을 만들었어요. 또 10년 후인 1776년에는 첫 상업용 증기기관이 발명되면서 인류 역사는 바야흐로 전환기를 맞이하게 됐지요. 맞아요. 바로 ‘산업혁명’의 시대가 시작된 것이에요.
산업혁명은 증기의 힘을 이용해 온갖 물품을 대량으로 생산하고, 세계 어느 곳이든 돌아다닐 수 있게 된 기술혁신의 과정이에요. 산업혁명을 통해 현대인이 탄생했다고 말할 수도 있겠지요. 산업혁명 시기에 증기기관은 다양한 분야에 영향을 미쳤지만, 그중에서도 가장 큰 영향은 교통일 거예요. 말이 끌던 마차는 증기 자동차와 증기 기관차로 발전했고, 바람을 이용했던 배는 증기선으로 대체됐지요. 특히 ‘철도’라는 획기적인 육상교통수단이 생기면서 교통이나 통신과 관련한 엄청난 발전을 이룩할 수 있었답니다.