작성일 : 11-01-05 17:23
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수증기의 힘 (대우가족 1998.2.1 )
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글쓴이 :
문환구
 조회 : 5,905
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커피를 마시기 위해 물을 끓이다 보면 가열하고 있는 상태에서는 수증기가 보이지 않다가 불을 끄면 갑자기 하얗게 수증기가 올라온다. 불을 끄면 온도가 내려 갈테고 그러면 수증기가 줄어들어야 하는데 오히려 갑자기 늘어나는 것은 무슨 이유일까? 물을 끓일 때는 물이 보글거리는 것만 보이지 수증기는 보이지도 않고.
우리가 볼 수 있는 수증기는 기체상태로서의 물분자가 아니기 때문이다. 물 분자 하나하나는 아주 작아서 눈으로는 볼 수가 없고 실제 보이는 것은 액체상태의 물 분자이다. 좀 더 엄밀히 말하자면 각각의 분자들로 쪼개지기 전 상태인 분자들의 덩어리(클러스터)인 것이다. 물을 끓일 때에는 분자 상태로 그냥 날아가서 보이지 않다가 불을 꺼서 온도가 내려가면 분자들로 다 쪼갤 에너지가 부족해서 덩어리 상태로 되는 것이다.
조금 다른 원리이기는 하지만 끓는 물에 라면을 넣을 때도 하얀 수증기가 확 올라오곤 하는데 열에너지의 상당부분을 면에서 흡수해서 개별 물 분자로 쪼개질 에너지를 빼앗아가기 때문이다. 이처럼 열에너지가 공급될 때 발생되는 수증기는 실제 양보다 적게 보인다. 하지만 수증기가 밖에다 주는 에너지는 발생 양에 비례하기 때문에 물이 끓을 때는 주전자 뚜껑이 들썩들썩 하다가 불을 낮춰주어 하얀 김이 나올 때는 뚜껑이 잠잠해지곤 하는 것이다.
이 수증기를 동력원으로 이용하여 최초로 증기기관을 만든 사람이 제임스 와트인 것은 우리가 알고 있는 바와 같다. 하지만 수증기의 힘을 이용한 동력원의 원리는 2,000년전 고대 그리스시절에도 이미 이용된 기록이 있으니, 헤론이라는 기술자는 수증기를 이용해 제우스신전의 돌 문이 저절로 열리는 것처럼 보이는 장치를 만들기도 했다. 귀족 집 정원에 설치한 분수라든가 하는 사치스러운 장난감을 만들기도 했으나 노동력을 대치할 동력원으로는 사용하지 않았으니 증기기관 발명의 공은 제임스 와트에게로 돌아가는 것이다.
석탄을 이용하던 증기기관에서 시작된 동력기관은 발전을 거듭하여 효율이 높은 디젤엔진과 가솔린엔진 등으로 발전해왔다. 힘과 열효율, 공해문제 등 복잡한 변수를 종합해서 가장 경쟁력있는 동력기관이 시기별로 명멸을 거듭하고 있는 것이다.
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