[Review] 세계 명작 엔진 교과서 (스즈키 다카시 著, 보누스)

세계 명작 엔진 교과서 - 하위헌스 · 뉴커먼 · 와트 · B&W · 지멘스 · GM · 마이바흐, 마스터피스 엔진의 역사와 메커니즘 해설 ㅣ 지적생활자를 위한 교과서 시리즈
스즈키 다카시 지음, 강태욱 옮김 / 보누스 / 2020년 8월

인류는 오랫동안 사람이나 동물, 물이나 바람의 힘을 동력으로 활용해왔습니다. 1705년 토마스 뉴커먼 (Thomas Newcomen, 1664~1729)이 증기기관을 개발하고 제임스 와트 (James Watt, 1736~1819)가 이를 개량하면서 인류는 전대미문의 강력하고 안정적인 동력원을 확보하게 됩니다. 

(증기기관을 영어로 ‘Steam Engine’이라고 하는데 engine의 어원은 라틴어 ingenious으로 17~18세기 발명된 대부분의 기계장치에 붙이던 이름이었는데 증기기관의 임팩트가 워낙 강해 이후에는 동력원 혹은 가장 중요한 모듈이라는 의미로 사용하고 있다고 합니다.)

하지만 증기기관은 이후 산업혁명을 불러오는 등 인류사에 커다란 역할을 하지만 열효율이 낮다는 점, 소형화가 어렵다는 점, 반응성이 극히 낮다는 점 등 외연기관이므로 어쩔 수 없는 한계 역시 가지고 있었습니다. 

이러한 한계를 극복하고자 많은 공학자들은 증기기관의 개량이나 내연 기관의 개발에 힘썼습니다. 사실 증기기관이 개발되기 이전에도 알자자리(1136-1206), 레오나르도 다빈치(1452~1519, Leonardo di ser Piero da Vinci), 크리스티안 하위헌스 (1629~1695, Christiaan Huygens) 등이 내연기관을 고안하기는 했습니다. 하지만 실제 가동되는 내연 기관은 19세기에 와서야 벨기에의 에티엔 르누아르(Étienne Lenoir, 1822~1900)가 휘발유를 연료로 하는 내연기관을 개발하였고, 독일의 니콜라우스 오토 (Nikolaus August Otto, 1832~1891)는 등유를 연료로 하는 내연 기관을 개발합니다. 

특히 니콜라우스 오토의 엔진은 이후 고틀리프 다임러(Gottlieb Daimler, 1834~1900), 빌헬름 마이바흐 (Wilhelm Maybach, 1846~1929) 등과 함께 4행정 기관인 오토 기관 (Otton Engine)으로 개량되었고 이러한 4행정 방식은 이후 대다수의 내연 기관에서 보편적으로 사용되게 됩니다. 그리고 칼 벤츠 (Karl Friedrich Benz, 1844~1929)가 독자적으로 개발한 내연기관을 장착한 4륜 자동차를 개발합니다. 하지만 이러한 내연 기관들은 당시 기술로서는 대형화에 한계가 있어 증기기관을 완전히 대체하지 못했지만 루돌프 디젤(Rudolf Christian Karl Diesel, 1858~1913)이 점화장치가 없는 내연기관인 디젤 기관 (Diesel Engine)을 개발하면서 비로소 증기기관을 대체하기 시작합니다.

엔진의 초기 역사를 간략하게 정리해 봤습니다. 

앞서 언급한 인물들은 하나 같이 동력 그리고 엔진의 역사에서 중요한 영웅들입니다. 이러한 영웅들이 어떤 과정을 거쳐 엔진을 개발했고 어떤 원리로 엔진이 동작하는지에 대해서 자세히 알려주는 책이 있습니다.

바로 “세계 명작 엔진 교과서 (스즈키 다카시 著, 강태욱 譯, 보누스, 원제 : 名作・迷作エンジン図鑑 : その誕生と発展をたどる)”입니다.

이 책은 총 7부 33장에 걸쳐서 33개의 엔진에 대해 개발 역사 그리고 작동 원리를 설명하고 있습니다.  특히 제 4장인 ‘니에프스 엔진’에서 사디 카르노 (Nicolas Léonard Sadi Carnot, 1796~1832)가 최초로 정립한 열역학에 대한 설명을 통해 열기관으로서 엔진의 개념을 설명하고 있어 엔진의 기본 개념에 대한 이해를 높여줍니다. 

제 2부 ‘산업용’부터 앞서 정리한 엔진의 초기 역사에 나온 엔진들을 하나 하나 개발 과정, 원리들을 삽화와 함께 자세히 설명하고 있습니다. 그 중 인상깊게 읽은 엔진 하나를 소개하고자 합니다.

제 2차 세계대전 중 나치 독일은 융커스 JU86P2 폭격기로 영국 본토에 침입합니다만 영국은 이를 방어할 수단이 마땅치 않았습니다. 당시 융커스 JU86P2 폭격기는 고도 12km에 달하는 성층권으로 침입하였고 영국에는 성층권까지 상승할 수 있는 비행기가 없었기 때문입니다. 

지금에야 여객기도 순항 고도가 7~12km정도인데 당시 기술로서는 낮은 공기 밀도, 낮은 기압, 영하 -50도의 조건인 성층권에서 동작하는 엔진의 개발이 매우 어려웠습니다. 

하지만 독일 융커스社에서 개발한 융커스 유모 207 엔진은 대향 (對向) 피스톤 2스트로크 사이클 방식을 사용하여 기존 출력의 4배 (이는 이론상의 출력이며 실제로는 효율이 낮아 4배까지는 아니었다고 합니다)까지 가능하였으며 순항 고도, 항속 거리와 관련하여 세계 최고 수준을 자랑했다고 합니다. 

하지만 디젤 엔진을 싫어한 히틀러로 인해 (이 부분은 저자의 주장이며 실제 디젤 엔진을 싫어했는지에 대한 기록은 찾을 수 없었습니다.) 명맥만 유지되는 수준으로 생산되었으며 이후 영국 역시 성층권에 도달하는 전투기를 개발하면서 독보적인 위치를 잃게 되었다고 합니다.

이외에도 흥미진진한 엔진의 역사와 작동 원리에 대한 이야기가 풍부하게 소개되고 있어 엔진에 대한 이해를 높이는데 매우 큰 도움이 된 독서 경험이었습니다. 

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※ 본 서평은 출판사로부터 도서를 제공받아 작성하였습니다.