증기 굴착기

증기 굴착기(또는 골굴 굴착기, 일명 파핀 굴착기)는 1679년 프랑스의 물리학자 데니스 파핀이 발명한 고압솥이다. 고압증기환경에서 뼈에서 지방을 추출하는 장치로, 뼈밥에 쉽게 빻을 수 있을 정도로 부서지기 쉽다. 오토클레이브와 가정용 압력솥의 선구자다.^[1]

초기 모델들의 다양한 폭발에 뒤이어 파핀의 디지스터를 위해 개발된 증기 방출 밸브는 피스톤과 실린더의 증기 엔진 개발에 영감을 주었다.^[2]

역사

인공진공은 1643년 이탈리아 과학자 에반젤리스타 토리첼리에 의해 처음 만들어졌고, 독일 과학자 오토 폰 게리케가 마그데부르크 반구들과 함께 더욱 발전했다. 게리케의 시위는 가스파르 쇼트가 로버트 보일이 읽은 책에 기록하였다. 보일과 그의 조수 로버트 후크는 게릭케의 공기 펌프 디자인을 개선하고 그들만의 것을 만들었다. 이로부터, 그들은 다양한 실험을 통해, 이상적인 기체의 체적은 그 압력에 반비례한다는 것을 명기한 보일의 법칙이라고 하는 것을 공식화했다. 곧 자크 찰스는 일정한 양의 가스에 의해 작용하는 압력이 온도에 비례한다는 샤를의 법칙을 공식화했다. 보일의 법칙과 찰스의 법칙은 이상적인 가스 법칙으로 결합되었다.

1679년 보일의 동료인 데니스 파핀은 이러한 개념을 바탕으로 골디게이터를 지었는데, 이 그릇은 고압이 발생할 때까지 증기를 가두는 꼭 맞는 뚜껑이 달린 폐쇄형 그릇이다. 이후 설계에서는 기계가 폭발하지 않도록 증기 방출 밸브를 구현했다. 파핀은 밸브가 위아래로 움직이는 것을 리듬감 있게 지켜봄으로써 피스톤과 실린더 엔진의 아이디어를 구상했다. 그러나 그는 그의 계획을 끝까지 수행하지 않았다. 1697년 파핀의 설계와는 별개로, 엔지니어 토마스 사베리는 세계 최초의 증기 엔진을 만들었다.^[3] 1712년까지 파핀의 아이디어에 기초한 개선된 디자인이 토마스 뉴콤에 의해 개발되었다.^[4]

보일은 파핀이 자신이 좋아하는 학문을 만족스럽게 추구할 수 있는 장소를 찾고자 영국에 간 것이라고 말한다. 보일 자신도 이미 오랫동안 공압학 연구에 종사해 왔으며, 특히 게릭케와 함께 독창적으로 이루어졌던 조사에 관심을 가지고 있었다. 그는 젊은 파핀을 그의 실험실에 입원시켰고, 두 철학자는 이러한 매력적인 문제들에 함께 일했다. 그는 아마도 영국에 있을 때 그의 "디게스터"를 발명했을 것이다. 그리고 그것은 "뉴 디게스터"라는 제목으로 영어로 쓰여진 책자에 처음 설명되었다. 그 후 파리에서 출판되었다.

이것은 나사와 뚜껑으로 단단히 닫을 수 있는 안전밸브가 달린 선박이었다. 그릇이 가열되면 그릇 안의 물과 함께 음식을 조리할 수 있고, 그릇 내부의 압력이 안전하게 허용하는 만큼 그릇 내부 온도를 올릴 수 있다. 최대 압력은 안전밸브 레버에 놓인 중량에 의해 제한된다. 압력이 이 한도를 초과하면 안전밸브가 강제로 열리고 압력이 떨어질 때까지 증기가 빠져나와 중량이 밸브를 다시 닫는다.

이 필수적인 증기 보일러 부착은 이전에 다른 목적으로 사용되었을 가능성이 있지만, 파핀은 증기 압력을 조절하기 위해 그것을 처음 사용했다는 공로를 인정받는다.^[5] 1787년, 앙투안 라부아지에가 그의 화학 원소에서 "파핀의 디지스터"를 가리키며, 붉은 열을 유지할 수 있는 물과 그 안에 있는 다른 액체의 강력한 압축이 어떻게 인공적인 대기를 만들어내는지, 이 대기는 잠재적으로 돌, 소금, 그리고 지구의 여러 부분을 부드럽게 하거나 액화시킬 수 있을 지도 모른다.^[6]

참고 항목

• 증기기관
• 열역학

참조

외부 링크

• Papin's Digester - 이미지
• Robert Boyle - 파핀의 디지스터를 그린 그림