공기, 보이지 않는 거대한 힘 컴프레서의 역사

금속을 다루기 시작하면서 필요해진 압축 공기

공기 압축기의 시초는 사실 인간의 폐라고 할 수 있다. 불을 지필 때 사람들이 입으로 바람을 불었으니 말이다. 허나 야금학(금속공학)이 발전하면서 금속을 다룰 더 뜨거운 불을 만들기 위해 인간의 호흡보다 강한 공기가 필요해지자, 기원전 1500년경 최초의 압축 공기 장치 ‘벨로우즈’가 발명되었다. 아코디언처럼 생긴 벨로우즈는 손잡이를 열고 닫으면 공기를 빨아들였다 밀어내는 원리로 공기를 효과적으로 압축시켜 내뿜는다. 벨로우즈는 금속 생산 등에 사용되며 이후 2천 년 동안 압축 공기를 생산하는 가장 보편적인 방법으로 자리 잡았다.

벨로우즈 사용 모습

컴프레서의 바탕이 된 발명들

더 강한 압축 공기에 대한 수요가 높아지며 컴프레서의 바탕이 될 여러 발명들이 이루어졌다. 독일의 물리학자, 오토 폰 귀릭케(Otto Von Guerick)는 1650년 진공실험을 실시한다. 두 반구를 맞붙이고 그 안의 공기를 그가 발명한 진공펌프로 빼낸다. 진공상태가 된 구에 무거운 추를 달아도 쉽게 분리되지 않는 모습을 통해 귀릭케는 기압에 의한 힘이 얼마나 큰지 증명해내며 압축 공기의 가능성을 보였다. 1762년에는 존 스미슨이 물레바퀴로 움직이는 송풍 장치를 고안해 벨로우즈를 대체하기 시작했고, 곧이어 1776년 영국의 발명가 존 윌킨슨이 만든 고출력 발파 장치는 오늘날 컴프레서의 원형이 되었다.

귀릭케의 진공실험

대규모 터널 건설 기간이 반으로 줄다

몽케니스 터널 건설에 컴프레서를 사용하는 모습

컴프레서는 곧이어 건축 과정에도 도입되었다. 컴프레서가 처음 건축에서 진가를 발휘한 것은 알프스의 몽케니스 터널을 건설할 때였다. 당시 알프스 산맥은 유럽 국가들 간의 이동에 오랜 걸림돌이었는데, 철도 같은 신기술의 등장에도 알프스를 성공적으로 횡단하기란 많은 이들에게 불가능하다고 여겨졌다. 그러나 이탈리아와 프랑스 사이에는 철도가 완공되면 두 국가에 상업적 기회와 함께 새로운 운송 시대가 열릴 것이라는 강한 정치적 열망이 있었기에 1857년 대규모 터널 건설을 시작한다. 건설 초기 많은 인부들이 열심히 바위를 뚫었지만 터널을 완성하기까지 30년은 걸릴 것으로 예상되었다. 하지만 1861년 컴프레서가 시추공정에 도입되면서 인부들보다 20배 빠른, 하루 180인치까지 시추해 공사는 14년 만에 완성되었고 프랑스와 이탈리아 간의 새로운 교류 시대가 열리게 되었다.

러시모어 산에는 미국 역사상 위대한 대통령 4명의 얼굴이 새겨져있다.

인류의 다양한 도전에 맞춰 발전해온 컴프레서

이탈리아-프랑스 철도가 성공하며 컴프레서는 더 많은 분야에 활용되기 시작했다. 1927년 미국 러시모어 산 건설, 1954년 최초의 원자력 잠수함 제작 등 인류의 다양한 도전에 컴프레서가 제공되며 공기 압축 기술 또한 발전되었다. 오늘날 컴프레서 유형은 기본적으로 왕복, 회전 스크류, 원심분리 압축기로 압축 단계의 수, 냉각 방법, 구동 방식 등에 따라 더욱 세부적으로 나뉘며 용도에 맞춰 진화해왔다.

글 _ 민지예 / 참고 _ Wikipedia