증기 기관차 : Steam Engine Locomotive

Steam Engine Startup

발차 영상

칙칙폭폭, 철컹철컹 하면서 바퀴가 여러 개 달린 커다랗고 검은 광택이 나는 기관차가 그 증기 기관차이다. 이미 실전에는 현역에서 사라진지 수십년도 넘었지만 동화책이나 기타 이야기에서 등장하는 기차에 대한 스테레오 타입은 증기 기관차에서 나는 소리 칙칙폭폭이다.

산업혁명의 주 동력이 된 운송형태로써, 이전까지 육로로 마차로 운송하던 것과 비교해서 엄청난 양의 화물을 실어나르던 운송기다. 또, 땅, 물, 바다 중 최초로 동력을 발생시키면서 이동을 하는 최초의 운송기이기도 하다.

과거의 영국은 목재가 고갈되자 석탄으로 눈을 돌렸다.그러나 탄갱에 고인 물을 빼내야하는 단점도 있었는데 그 단점을 없애기 위해 토마스 세이버리(1650?~1715)가 1698년에 증기 양수 펌프를 개발했지만 효율성이 낮아서 쇠퇴했다. 사실 토마스 뉴커먼(1663~1729)이 대기압의 힘으로 왕복운동을 하는 증기기관을 1712년에 만들었으나 이 증기기관은 대기압으로 물을 빨아들이고 증기가 진공을 만드는 데만 써서 연료 낭비가 심하고 왕복운동이 쉽게 지쳐버린다는 단점이 있었다.그런 점을 보완하여 후에 제임스 와트(1736~1819)가 증기의 힘으로 피스톤이 회전운동을 하는 증기기관을 1765년에 만들었다. 

이후 1804년 리처드 트레비딕이 펜-이-다렌이라는 이름의 증기기관차를 최초로 만든 것을 시초로, 증기기관차와 함께 철도의 역사가 시작된다. 그러나 당시 주철로 만든 선로가 기관차의 무게를 견디지 못하고 깨지는 문제가 발생하여 상용화는 좀 더 기다려야 했다. 이 선로의 문제 때문에 많은 시제품이 나왔지만 상용화에는 다들 실패했다. 이후 조지 스티븐슨이 이 문제를 해결했는데, 선로를 연철로 만들어 기관차의 무게를 견디도록 만든 것이다. 그리고 1825년 이 연철 레일을 채택한 스톡턴-달링턴 철도에서 달린 로코모션호는 세계 최초로 상용화에 성공한 증기기관차가 되었다. 

이후 1830년 조지 스티븐슨이 당시 기준으로 월등히 뛰어난 성능을 가진 로켓호를 만들었다. 물을 증기로 바꾸는 관을 25개 장비하여 열이 닿는 단면적을 늘리는 기술은 증기기관차의 성능을 대폭 끌어올렸고, 로켓 호를 채용한 리버풀-맨체스터간 철도가 성공하면서 영국에 철도 붐이 일게 된다. 그리고 이 철도 붐은 전세계를 휩쓸면서 근대적인 육상교통수단의 시발점이 되었다.

어떻게 보면 근현대 교통의 아버지뻘. 

스팀펑크에서도 필수요소로 등장한다. 보통 미국 서부개척시대의 울긋불긋한 조그만 기관차가 디자인을 조금 더 다듬은 형태의 것으로 등장하며 고풍스러운 역사의 모습과 중절모를 쓴 신사들이 옆에 서있는 건 덤. 이후의 미국의 괴물들은 파생형 장르인 디젤펑크에 주로 등장한다. 그렇다고 딱 정해진 건 아니라 투박한 의형의 Big Boy가 어레인지를 거의 가하지 않고 등장한다거나 매끄러운 외형의 S1이 아톰펑크나 사이버펑크같은 좀 먼(...) 장르에 등장하기도 한다.

동력

동력은 그 이름 그대로 증기기관으로써 외연기관이다. 일단 무언가를 태워서 그 태운 열로, 보일러를 데우고 나면 가열된 물이 증기로 기화되어서 수증기의 압력으로 피스톤을 움직여 그 피스톤에 연결된 로드가 바퀴를 돌리는 식.

"수증기" 부분을 "폭발하는 가스"로 바꾸면 자동차의 원리와 같다.

이론상 석탄이든 뭐든 100도 이상의 열을 발생시킬수 있는 것〈즉 물을 끓일수 있는 온도까지 도달할수 있는 물질〉이라면 뭐든지 사용이 가능하다. 실례로 석유로 가는 증기 기관차『한국의 마지막 증기 기관차인 901호가 석유를 연료로 사용하는 증기기관차』도 있고, 심지어 원자로를 탑재하는 방안도 계획【1980년대 소련의 프라우다에서는, 원자력기관의 탑재를 위해서는 기존의 1,524mm 궤도에서는 중량 문제로 안되고 궤간 3,000mm 급의 새로운 노선을 건설해야 한다는 의견을 제시한 적이 있다.】 되었지만 이쪽은 안전 문제로 취소되었다. 철도 상태가 막장인 북한에서는 목재를 태우다 지나친 벌목으로 민둥산이 너무 많아지면서더 태울게 없어 폐타이어를 태우기도 하니 흔히 우리가 생각하는 거 외에 다양한 재료들을 활용할 수 있다. 

하지만 이 과정에서 매연을 심하게 발생시켜 환경 문제가 되기도 한다.