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External Combustion Engines

Early inventions used to convert heat energy to kinetic energy with low efficiency.

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외연기관

이 사진은 1899에 찍은 것이며 물론 천연색은 나중에 추가한 것이다. 이 사진은 초창기의 자동차 발명가가 그의 아내와 자신의 발명품을 운전하고 있는 모습이다. 그들은 미국 동부에서 가장 높은 산인 워싱턴산 정상으로 가고 있다. 산을 오르는 이 여행의 목적은 증기기관 자동차를 선전하기 위한 것이었다. 이 발명가 부부는 자동차로 이 산을 오른 최초의 사람들이었다. 아쉽게도 증기기관은 이 보다 더 효율적이고 강력한 기관의 개발로 널리 사용되지 못했다. 그러나 이 발명가와 기술자들은 이들 초기 연소기관으로부터 많은 것을 배웠다.  

Q: 증기기관은 또 어디에 사용되었나? 

A: 1700년대에 시작해서 1900년대 초기까지 증기기관은 공장, 기관차, 선박에 널리 이용되었다. 이 기관의 힘이 산업과 운송의 혁명을 가져왔다. 

연소기관이란 무엇인가?

연소기관(combustion engine)은 연료를 연소시켜 열에너지를 생산하고 이 열에너지를 일에 사용하는 기기이다. 연소기관에는 외연기관과 내연기관이 있다.  

외연기관의 작동원리

외연기관(external combustion engine)은 연료를 엔진 외부에서 태운다. 연료의 연소는 열에너지를 생성하고 이 에너지가 물을 수증기로 바꾼다.  이 수증기의 압력이 실린더안의 피스톤을 앞뒤로 움직인다. 이 움직이는 피스톤의 운동에너지가 자동차의 바퀴, 터빈 등 다른 장치들을 돌리는데 사용된다.  아래 그림은 외연기관이 어떻게 작동하는지를 자세히 설명해준다. 다음 사이트에서 외연기관의 애니메이션을 볼 수있다.: http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/steam1.htm 과  http://www.nlcs.k12.in.us/oljrhi/brown/power/externalcombustion.html

외연기관

1. 수증기가 실린더 왼쪽에서 들어가 피스톤을 오른쪽으로 민다. 2. 수증기가 오른쪽으로 들어가 피스톤을 왼쪽으로 다시 민다. 3. 피스톤이 앞뒤로 움직일 때 여기에 달려있는 피스톤막대(piston rod)도 함께 움직인다. 4. 피스톤 막대의 운동에너지가 터빈이나 다른 기계적 장치들의 회전에 사용된다.

Q: 피스톤이 실린더 안에서 앞뒤로 움직일 때에 어떤 종류의 에너지를 가지나? 

A: 움직이는 다른 것들과 마찬가지로 피스톤은 운동에너지를 가진다. 

요약

  • 연소기관은 연료를 연소시켜 열에너지를 생산하고 이 열에너지를 일에 사용하는 기기이다.
  • 외연기관은 연료를 엔진의 외부에서 연소시킨다.  
  • 외연기관은 연료를 연소시켜 물을 가열해 수증기를 생성한다. 이 수증기의 압력으로 실린더 안의 피스톤을 앞뒤로 움직인다. 이 피스톤의 움직임이 피스톤 막대를 움직이고 이것의 운동에너지가 일을 하게 된다. 

용어

  • 연소기관(combustion engine): 연료를 연소시켜 열에너지를 생산하고 이 열에너지를 일에 사용하는 기기. 
  • 외연기관(external combustion engine): 연료를 엔진 외부에서 연소시키는 기관  

연습

웹 검색을 통하여 증기관이 언제 발명되었는지 그리고 어떻게 산업과 운송의 혁명을 일으켰는지 등 증기기관에 대해 조사해보라. 증기기관 사용처의 목록도 만들어보라. 다음 사이트에서부터 검색을 시작해보라..  

http://www.egr.msu.edu/~lira/supp/steam/

http://inventors.about.com/library/inventors/blsteamengine.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_power_during_the_Industrial_Revolution

복습

  1. 연소기관을 정의한다.
  2. 외연기관이란 무엇인가?
  3. 외연기관이 어떻게 일을 하는지 설명한다. 

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