간략하게 먼저 요약을 해보면 ~~
3D 프린터
"삼차원프린팅"이란 삼차원형상을 구현하기 위한 전자적 정보(이하 "삼차원 도면"이라 한다)를 자동화된 출력장치를 통하여 입체화하는 활동을 의미합니다.
1. 초기 발전 (1980년대)
- 1981년: 일본의 가와사키에서 최초의 3D 프린팅 기술인 "라미네이션" 기술이 개발됨.
- 1984년: 찰스 헨리가 SLA(Stereolithography) 기술을 특허받아 첫 상업적 3D 프린터를 출시.
2. 상업화 및 다양한 기술의 등장 (1990년대)
- 1992년: FDM(Fused Deposition Modeling) 기술이 개발되며, 대중적으로 알려짐. 이 기술은 열가소성 필라멘트를 사용해 층층이 쌓아가는 방식이다.
- 1999년: 3D 프린팅이 제조업 및 프로토타입 제작에 활용되기 시작함.
3. 기술의 다각화 (2000년대)
- 다양한 3D 프린팅 기술이 개발됨: SLS(Selective Laser Sintering), DLP(Digital Light Processing), EBM(Electron Beam Melting) 등.
- 이 시기에는 의료, 항공, 자동차 등 다양한 산업에서 3D 프린팅의 활용도가 증가함.
4. 보급화 및 저비용 프린터의 등장 (2010년대)
- 오픈 소스 3D 프린터와 DIY 프린터의 확산으로 개인 사용자도 3D 프린팅에 접근할 수 있게 됨.
- 2012년: MakerBot과 같은 회사들이 저렴한 가격의 3D 프린터를 출시, 일반 소비자 시장으로 진입함.
5. 현재와 미래 (2020년대)
- 산업용 3D 프린팅 기술이 더욱 발전하고 있으며, 맞춤형 제조와 재료 과학의 발전이 이루어짐.
- 지속 가능성과 친환경적인 재료 사용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 바이오 프린팅(인체 조직 프린팅) 등 새로운 분야가 열리고 있음.
3D 프린팅은 앞으로도 계속 발전할 것으로 예상되며, 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 이끌어갈 것입니다.
1. 3D 프린터 기술의 등장 이전
1.1 산업혁명
1 제1차 산업혁명 (Industry 1.0)
1770년대 인류의 삶에 큰 변화의 시점이 도래한다. 영국에서 시작된 자유주의와 자본주의에 근 거한 증기기관 기반 기계화(mechanization), 바로 제1차 산업혁명이다. 1784년 최초의 기계식 방직기가 도입되면서 수력과 증기기관을 이용한 기계식 생산 설비로 인류는 혁신을 시작한다.
증기기관 :
증기기관은 물체를 움직이기 위해 증기를 사용하는 엔진의 일종입니다. 주로 18세기 산업혁명 당시에 사용되었으며, 열 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 원리로 작동합니다. 기본적으로 물을 가열하여 발생한 증기가 피스톤을 움직이게 하고, 이 움직임이 기계적 작업을 수행하게 됩니다.
증기기관의 발전은 철도, 선박, 공장 등 다양한 산업 분야에 큰 영향을 미쳤으며, 현대의 여러 엔진 기술의 기초가 되었습니다. 제임스 와트가 개선한 증기기관은 특히 유명하며, 이는 효율성을 크게 향상시켜 산업혁명의 중요한 전환점을 마련했습니다.
18세기 영국은 면직물 수요가 급증하였고 제임스 와트는 대량생산을 위해 뉴커먼의 증기기관을 개량합니다. 이 증기기관은 영국과 세계 산업혁명을 촉진하는 역할을 하게 합니다.
1776년 3월, 영국 버밍엄의 한 탄광. 제임스 와트 증기기관에 시동이 걸리자 탄광업자들의 입에서 탄성이 터져 나왔습니다. 이전에 사용하던 토머스 뉴커먼(Thomas Newcomen)의 기관 보다 연료를 훨씬 적게 쓰면서도 힘은 두 배 이상 뛰어난 이 증기기관의 성능에 놀란 건데요.
이 신형 증기기관은 이후 방직과 석탄ㆍ제철산업을 이끄는 동력이 됐습니다. 증기기관의 진화 및 확산과 함께 생산성이 폭발적으로 증가하며 이른바 산업혁명이 시작된 것입니다.
1712년 실용화된 토머스 뉴커먼의 기관은 실린더 안의 수증기 압축과 팽창, 그리고 균형추의 무게에 따라 피스톤이 이동하는 방식입니다.
피스톤이 대기압의 힘으로 움직였기 때문에 ‘대기압 기계’라고도 불렸는데요. 뉴커먼의 기관은 상업적으로 크게 성공했지만, 큰 단점이 있었습니다. 증기 압축을 위해 뿌려진 차가운 물이 실린더를 냉각시켜, 다시 실린더를 가열하는데 쓰이는 열 손실이 컸던 것입니다.
제임스 와트는 이 뉴커먼의 증기기관을 수리하다가 기관의 단점을 보완하는 아이디어를 개발해냈고, 1769년 ‘화력기관에서 증기와 연료의 소모를 줄이는 방법’에 관한 특허를 취득했습니다.
제임스 와트가 생각한 방법은 증기를 실린더와 연결된 별도의 응축기에서 압축시키고, 피스톤을 증기압력으로 움직이는 방식이었는데요. 피스톤의 상하운동 모두를 동력으로 활용할 수 있었으며, 피스톤이 증기압에 의해서만 움직인다는 점에서 와트의 기관을 ‘최초의 증기기관’이라고도 합니다.
일각에서는 제임스 와트가 증기기관 자체의 발명자가 아니라는 의견도 있습니다. 하지만 기존 증기기관의 단점을 효율적으로 개선하고 새로운 아이디어를 실현시킨 와트식 증기기관은 산업의 생산성을 획기적으로 끌어올렸으며, 산업을 넘어 운송 수단에도 적용되기 이르렀는데요.
당시 제임스 와트는 상상하지 못했겠지만 이 증기기관은 인류의 역사를 바꾼 1차 산업혁명의 시발점이 됐습니다. 와트의 아이디어가 1차 산업혁명이라는 거대한 바람을 일으킨 것처럼, 더 나은 기술을 위한 오늘날의 노력과 연구가 어떠한 새로운 바람을 불러일으킬지 기대해 봅니다.
출처https://news.samsungsemiconductor.com/kr/category/%ea%b8%b0%ec%88%a0/%eb%b0%98%eb%8f%84%ec%b2%b4/page/10/
와트의 증기 기관이 가지는 의의
증기의 열에너지를 기계동력으로 바꾸는 증기 기관에 대한 구상과 시도의 역사는 매우 오래되었다.
문제는 기술적 효율성을 높여 폭넓게 일반화, 상용화시킬 수 있느냐 하는 것이었다.
이 문제를 해결한 사람이 제임스 와트이다.
그는 증기 기관 자체의 발명자가 아니며, 기존 증기 기관의 단점을 대폭 개선하고 새로운 아이디어를 실현시킨 ‘와트식 증기 기관’을 발명하고 특허를 취득한 사람이다.
와트의 증기 기관은 그 자체로 미친 영향도 물론 중요하지만 후대 연구가들에 의해 개량되고 응용되어 보다 다양하고 유용하게 이용되었다는 점에서 더욱 큰 가치를 가진다.
예컨대 증기 기관은 와트의 생전에는 광산에서 지하수를 배출시키는 용도에만 이용되었으나, 사후인 1825년, 영국을 시작으로 광산에서 먼 곳까지 광물을 운반하는 데에 증기 기관을 사용한 철도 운송이 도입되었다는 점에서 보다 높은 가치를 가진다.
1790년 새뮤얼 크럼프턴이 증기 기관을 바탕으로 발명한 뮬 방적기가 면사의 대량 생산으로 이어진 것 역시 산업 혁명으로 방증되는 중요한 사건이다.
와트의 증기 기관은 ‘증기 기관의 시대’를 대표하는 것이면서, 동시에 ‘증기 기관의 시대’를 이루는 하나의 부분이기도 하다.
출처 : 위키백과
18세기 후반부터 19세기 초반까지 소비재와 경공업을 중심으로 일어난 혁명으로,
산업혁명이란 용어는 아놀드 토인비(Arnold Joseph Toymbee)'가 1884년 '영국산업혁명 강의(Lectures on the Industrial Revolution of the Eighteenth Century in England)'에서 처음 사용하였다.
내일은 제2차 산업혁명(Industry 2.0)에 대해 글을 올려보겠습니다~
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