제조의 역사 (History of Manufacturing) - 1

글의 순서 및 다루는 범위

구석기~2차 산업혁명에서의 '제조'

글의 순서

제조, Manufacturing 의 어원 및 뜻

구석기~철기

그리스 로마시대

중세와 르네상스

1차 산업혁명

2차 산업혁명

<기술의 비약적인 발전은 전쟁과 권위에 의해 일어난다>

제조, Manufacturing 의 역사에 대해 알아보기 위해 이 단어의 어원과 뜻을 먼저 알아보자.

'제조' 는 영어로 Manufacturing 이다.

우리는 흔히 제조, 제작, 공작 등을 혼용해서 쓴다.

네이버 어학사전을 참조한 결과 

제조 -    공장에서 큰 규모로 물건을 만듦

원료에 인공을 가하여 정교한 제품을 만듦

제작 -    재료를 가지고 기능과 내용을 가진 새로운 물건이나 예술 작품을 만듦

공작 -    물건을 만듦

과거 존재했던 학과목의 하나, 한단한 도구나 기구를 다루는 방법을 습득하거나 재료를 가지고 물건을 만드는 기능을 익힌다.

라는 결과가 나왔다. (참고 문헌 1.)

제조란 결국 무언가를 만들어 내는 행위를 뜻한다. (<참고 문헌 1> 네이버 어학사전)

Manufacturing 의 경우도 이와 유사하다.

Manufacturing 은 Manus 와 Factus 를 합친 말이다.

Manus 는 라틴어로 Hand, Factus 는 라틴어로 Make 을 의미하기 때문에 '손으로 만든다.' 라는 의미를 가지는 단어이다.

한국어의 뜻과 같은 것을 알 수 있다.

구석기 시대의 제조 (그림을 첨부하려 하니 블로그 API 기능 지원이 종료되었군요-)

요즘은 '한국사' 가 수능 시험에서 필수가 된 만큼 (물론 등급제가 아니라 일정 점수를 넘기는 형태이지만) 많은 학생들이 이 부분에 대해서는 공부를 했을 것이라 생각이 든다.

<그림 1> 주먹도끼

(https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A3%BC%EB%A8%B9%EB%8F%84%EB%81%BC)

그림에 나와있는 주먹도끼는 앞서 말한 '여러분이 한 번쯤은' 봤을 법한 것이다. 별다른 제조기술이 없었던 구석기 시대에는 이 주먹도끼 하나로 사냥도 하고 집도 지었다. (집을 짓는다고 해봐야 땅을 파거나 동굴의 입구를 내는 것 밖에 없지만 말이다.)

신석기 시대

주먹도끼 하나로 모든걸 다 하던 시대가 지나고 '신석기' 시대가 도래했다. 

신석기 시대때 마침 기온이 상승해 빙하가 녹고 작은 짐승들이 나타나기 시작했다. 이로 인해서 '간석기' 가 등장했다. 주먹도끼에 비해 더 정밀한 도구를 제작하게 되었다. 간석기는 <그림 2> 와 같다.

<그림 2> 간석기

(http://egloos.zum.com/dwban22/v/4982719)

신석기 시대에는 '불을 지피는 도구' 가 있었다. <그림 3>

<그림 3> 불을 지피는 도구

(http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0NKhI&articleno=662&categoryId=0&regdt=20170201131710)

'불을 지피는 도구' 의 제작은 매우 중요한 것이었다. 이전까지 뗀석기를 부딪히게 해서 불을 내던지, <그림 2> 의 도구 중 구멍이 난 돌 부분에 뾰족한 부분을 대어 회전시켜 불을 냈다.

하지만 '불을 지피는 도구' 에서 활 모양의 것에 줄을 감아 한 번 활을 놓을 때마다 '실제로 사람이 돌리는 것 보다 많이' 돌아가게 만들어 '더 쉽게' 불을 지필 수 있게 되었다.

청동기 및 철기시대 (Metal(lic) Age)

청동기, 철기시대가 이전 시대와 다른 가장 큰 이유는 '금속' 을 사용한다는 것이다. 

내 지식 밖의 이야기지만 누군가 돌을 녹여서 '주조' 등을 할 수도 있을 것이다. 하지만 보통의 경우 '금속' 은 녹여서 주형을 이용하여 새로운 형태로 만들 수 있는 특징을 가진다.

금속의 도래로 사람들은 더이상 '갈아서' 원하는 물건을 만드는 게 아닌 주형을 이용하여 원하는 물건을 만들 수 있게 되었다.

<그림 4> 는 주조를 하는 방법 <그림 5> 는 용광로에서 주조를 하는 모습이다. (그당시 이정도의 용광로는 없었을 것이다.)

<그림 4> 주조 방법

(http://study.zum.com/book/12012)

<그림 5> 주조

(http://www.sibelcokorea.com/foundry_casting.aspx)

금속 시대에는 주조기술 뿐만 아니라 풀리(Pulley), 크랭크샤프트(Crankshaft), 피스톤(Piston)또한 제조되었다.

여러 제작된 도구 중 <그림 6> 은 그 중 풀리에 대한 그림이다.

풀리는 '도르래' 와 같은 것이며 왼쪽의 경우 단순히 잡아당기는 방향을 아래로 해서 힘을 덜 들이는 것이고, 오른쪽의 경우 걸리는 하중을 분배해 (하중의 반은 천장이 지탱한다.) 물체를 드는 힘을 줄이는 것이다.

<그림 6> 풀리
(http://grade4simplemachines.weebly.com/pulley.html)

금속 시대에는 '돌을 자르는 기술' 이 있었다. <그림 7>

이 시기에 금속을 이용하여 돌을 자르는 공정이 발달했는데, 이는 주로 동양 보다는 서양(유럽)에서 발달하였다. 

(돌을 자르는 기술이 발달했기 때문에 건축물 또한 석조 건축물이 많다.)

그 이유는 '경도(Hardness)' 때문이다. (영어 뜻 그대로 물질의 단단한 정도라 생각하면 된다.)

서양의 경우 '사암' 이 많았고, 동양의 경우 '화강암' 이 많았다. <그림 8> 에 나와있는 표에서 화강암은 Granite, 사암은 Sandstone 이다.

대부분의 수치가 사암이 낮은 것을 볼 수 있다. 

(특이한 점은 앙코르 와트 사원(12세기 건축물)의 경우 사암이 많은 곳에서 만들었기 때문에 그 시절에 석조 건축물을 만들 수 있었다.)

<그림 7> 돌 자르기

(http://quarriesandbeyond.org/states/ks/ks-photos_3.html)

<그림 8> 돌 성분 표

(http://www.oocities.org/unforbidden_geology/rock_properties.htm)

그리스 로마 시대

그리스 로마 시대에는 앞서 언급했던 '석조기술' 과 '유리성형(Glass Blowing)' 이 발달했다.

석조기술의 경우 '로마' 를 떠올려 보자. 

로마는 유럽 전역을 지배했으며, 로마가 지배한 곳에는 로마의 흔적이 남아있었다.

그 흔적은 귀족들이 즐길 수 있는 온천과 콜로세움이었다.

이 중 온천에는 '물' 이 필요했고 물을 나르기 위해 송수로가 설치되었다. 당시 사용되었던 송수로는 요즘 사용되는 '파이프' 와는 달리 개수로(열린 수로라는 뜻으로 파이프와 대비되는 말)를 이용해 보냈다. 

송수로는 아래 <그림 9> 와 같다. 이 송수로와 콜로세움은 단순히 '석조기술'의 발달로 생각하면 된다.

<그림 9> 로마의 송수로

(http://m.blog.naver.com/bjgim21/220344992463)

여기서 추가로 생각해 보아야 할 것이 있다. 송수로를 통해 물이 이동되었다면 물은 어떻게 저 위로 올라갔는지 생각해 봐야한다. 이때 펌프를 만드는 기술이 발달하였다.

<그림 10> 펌프의 원리

펌프의 원리는 <그림 10> 과 같고 이 시기에 금속에 구멍을 뚫는 공정이 발달하였다.

(윗 부분을 당기면 물이 끌려올라가서 좌측으로 나가게 된다.)

그리스 로마 시기에는 석조기술과 더불어 '유리성형' 기술이 발달하였다.

유리는 섭씨 약 7~800도 정도 가열하면 물렁해 지는데 이 때 원하는 모양으로 성형하면 된다. 

<그림 11> 유리 성형

(http://www.wisegeek.org/what-are-different-types-of-glass-blowing.htm)

여기까지가 그리스 로마 시대의 제조에 관한 것이다.

중세시대와 르네상스

중세는 영어로 Middle Age 라기 보단 Dark Age 라고 표현한다.

이 시기에는 '종교' 에 대한 믿음이 모든 것을 좌우했고 그로 인해 과학, 공학의 발전은 거의 없었다.

이 시기에 발달한 것은 크게 두 가지이다.

하나는 대형 주조기술의 발달, 다른 하나는 시계 제작을 통한 금속 절삭기술의 발달이다.

대형 주조기술에서 대표적인 것은 다음과 같다. 

서양에서는 해상권 다툼이 심했는데 이를 위해 '대포' 를 주조, 동양에서는 종교적 믿음을 위해 '종' 을 만들었다.

<그림 12> 와 같은 형태의 대포는 포탄을 쏘아 상대방의 배에 구멍을 내는 용도로 사용되었다.

<그림 12> 차르 대포

(https://namu.moe/w/%EC%B0%A8%EB%A5%B4%20%EB%8C%80%ED%8F%AC)

눈으로 보기에도 거대한 이 대포를 제작하기 위해 '대형 주조 기술' 이 발달하였다.

(대포에 관해 덧붙이자면 처음엔 단순히 상대방의 배에 구멍을 내는 형태에서 점점 포탄에 불을 붙이거나 포탄 자체를 폭탄으로 만들어 발사하는 형태로 변화해갔다.)

서양에서 대포가 만들어지던 시기 동양에서는 '큰 종'을 만들었다. 대표적인 것은 성덕대왕 신종이고 <그림 13> 에 나와있다.

<그림 13> 성덕대왕 신종

(http://www.cha.go.kr/korea/heritage/search/Culresult_Db_View.jsp?mc=NS_04_03_03&VdkVgwKey=11,00290000,37&queryText=&cultnm=%EC%84%B1%EB%8D%95%EB%8C%80%EC%99%95%EC%8B%A0%EC%A2%85)

큰 종 또한 대형 주조기술이 필요하고 이러한 것들을 만드는 과정에서 주조기술을 발달하였다.

여기까지가 주조기술에 대한 것이고 다음은 '시계' 와 '금속 절삭' 에 관한 것이다.

중세 부를 축적한 교회에서는 권위의 상징으로 사원을 짓고 사원에 시계를 두었다. (기어에 대한 개념은 이전에 나왔는데)

나무로 시계를 만들면 날씨 변화에 따라 시계가 맞지 않았다. 그런 문제점을 해결하기 위해 금속으로 시계를 만들었고 돈에 구애받지 않고 어떻게든 좋은 것을 만들라는 교회에 의해 금속 절삭기술이 발달하였다.

<그림 14> 는 시계에 들어간 기어의 모습이다.

<그림 14> 시계 기어

(https://pixabay.com/ko/photos/%EA%B3%A8%EB%8F%99%ED%92%88%20%EC%8B%9C%EA%B3%84/)

여기까지가 중세와 르네상스에 관한 것이다. (르네상스에 관해선 안한 것 같군-)

1차 산업혁명

1차 산업혁명은 '사람을 대신하는 동력원' 을 이용한다는 점에서 큰 의미가 있다. 

이 글은 제조공정에 관한 글이기 때문에 '증기기관' 에 대해서는 링크를 참고하길 바란다.

증기기관의 등장으로 열차, 배(장거리 수송X)가 등장했고, 직물공장 등이 대량생산 체제로 바뀌었다.

증기기관으로 인해 동력 공급이 가능해졌다. 공장 밖에서 증기기관을 돌리고 안에서는 풀리를 이용하여 동력을 공급받는 형태였다.

이 당시 패러다임은 앞에서 말한 것처럼 빠른 생산이었다.

<그림 15> 증기기관과 공장

(http://www.pressian.com/news/article.html?no=56437)

<그림 15> 가 정확히 어떤 물건을 만든느 공장인지는 모르겠으나 방직공장이라 하면 기존에 사람이 재봉틀을 돌리던 것을 기계가 대신 움직여 준다 생각하면 된다.

(또한 이 당시 Wilkinson 의 문헌에서 '공차' 에 대한 개념이 처음 등장했다.)

1차 산업혁명 당시 제조에서 '표준화' 의 개념이 등장했다.

미국 남북전쟁 당시 '휘트니' 는 소총의 표준화를 주장하였다. 당시 전쟁을 할 때 총의 모양이 제각각이었기 때문에 병사 몇 명당 대장장이가 따라다니는 형태였다. 총신이 고장나면 새로 총신을 만들어 주는 형태였다.

이러한 형태가 매우 불편하다고 생각한 휘트니는 소총의 표준화를 주장했고 대장장이들은 규격에 맞추어 총을 제작했다. 

하지만 이때까지는 수작업으로 만들어야했기 때문에 생산량은 그리 많지 않았다.

여기까지가 1차 산업혁명이고 다음은 2차 산업혁명이다.

2차 산업혁명

2차 산업혁명은 '대량생산', '전기의 공급' 에서 의미가 크다.

2차 산업혁명 시기에는 자전거. 자동차, 비행기, 전구 등이 제작되었다.

자전거의 경우 선회, 전/후륜 구동이 가능해진 것은 1878년으로 생각보다 늦다. <그림 16> 은 최초의 자전거이다.

<그림 16> 최초의 자전거 (드라이지네벨로시네트)

(http://m.blog.koreadaily.com/myhome/myblog.html?uid=choic&pid=417830)

자동차는 Horseless carriage 라 불렸다. 말 그대로 말이 없는 운송수단 이었다. 

1860년 Renoir 은 화약을 이용한 엔진을 내세웠으나 시간에 맞춰 화약을 넣는다는 것은 어려운 일이었기 때문에 사용되지 않았다.

이후 Brayton 의 2사이클 내연기관(1872), Otto의 4 사이클 내연기관(1876)이 등장했다.

1886년 <그림 17> 의 벤츠의 첫 내연기관을 이용한 상업용 자동차가 등장했다.

<그림 17> 1886 Benz

(http://www.diecastxchange.com/forum1/topic/64880-1886-benz-patent-motorwagen-by-norev/)

벤츠의 자동차가 3륜이었다면 최초로 등장한 4륜 자동차는 1908 년에 등장한 포드사의 model T 였다. <그림 18>

<그림 18> Ford Model T

(http://auto.howstuffworks.com/1923-1927-ford-model-t1.htm)

포드사는 2차 산업혁명의 트렌드에 맞게 '대량생산' 을 하였다.

최초로 컨베이어 벨트와 분업을 시작한 곳이었다. (이래서 우리가 지금도 나사만 조이고 있습니다!)

<그림 19> Ford Model T 조립 라인

(http://likegrass.com/henry-ford-model-t-assembly-line/1912-ford-model-t-1913-assembly-line/)

컨베이어벨트를 이용한 분업을 하였기 때문에 기존에 한 사람이 만들던 자동차에 비해 더 좋아졌다. (한 사람이 엔진을 조립한 뒤 바퀴도 조립하는 경우 정밀도가 떨어지기 마련이다.)

제작시간 또한 단축되었고 일의 효율이 좋아져 가격 또한 급감했다.

(기존에 2000불 이상 하던 자동차의 가격이 350불까지 떨어졌다. 여기에 할부금융까지 도입하였다.)

비행기의 경우 자동차와 마찬가지로 컨베이어를 이용하여 제작했다는 것, 그리고 전구에 관해서는 전기적 지식 이외에 제조공정에 관해서는 그리스 로마시대의 유리성형의 연장선이라 할 수 있기 때문에 2차 산업혁명에 대한 글은 여기까지로 하겠다.

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

<제조의 역사 - 2> 에서는 3,4차 산업혁명에 대해 글을 쓸 예정입니다. (4차는 딥러닝 쪽이라 애매하긴 하지만...)

글을 작성하면서 '제조' 와 '제조기술' 이 혼용되고 글이 좀 어수선한 부분이 있는데 차츰 수정해 나가겠습니다.

<참고 문헌>

1. 네이버 어학사전 (제조, 제작, 공정)

<그림>

1. 위키백과 한국어판 (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A3%BC%EB%A8%B9%EB%8F%84%EB%81%BC)

2. 산사애인님 블로그 (http://egloos.zum.com/dwban22/v/4982719)

3. 오두님 블로그 (http://blog.daum.net/_blog/BlogTypeView.do?blogid=0NKhI&articleno=662&categoryId=0&regdt=20170201131710)

4. ZUM 학습백과 (http://study.zum.com/book/12012)

5. 시벨코 (http://www.sibelcokorea.com/foundry_casting.aspx)

6. Simple Machines (http://grade4simplemachines.weebly.com/pulley.html)

7. Stone Quarries and Beyond (http://quarriesandbeyond.org/states/ks/ks-photos_3.html)

8. Attewell & Farmer 1976

   Rock properties and their importance to stoneworking, carving, and lapidary working of rocks and minerals by the ancient Egyptians (http://www.oocities.org/unforbidden_geology/rock_properties.htm)

9. 햇님달님님 블로그 (http://m.blog.naver.com/bjgim21/220344992463)

11. WiseGEEK (http://www.wisegeek.org/what-are-different-types-of-glass-blowing.htm)

12. 나무위키 (https://namu.moe/w/%EC%B0%A8%EB%A5%B4%20%EB%8C%80%ED%8F%AC)

13. 문화재청 (http://www.cha.go.kr/korea/heritage/search/Culresult_Db_View.jsp?mc=NS_04_03_03&VdkVgwKey=11,00290000,37&queryText=&cultnm=%EC%84%B1%EB%8D%95%EB%8C%80%EC%99%95%EC%8B%A0%EC%A2%85)

14. Pixaboy (https://pixabay.com/ko/photos/%EA%B3%A8%EB%8F%99%ED%92%88%20%EC%8B%9C%EA%B3%84/)

15. 프레시안 (http://www.pressian.com/news/article.html?no=56437)

16. 미주중앙일보 (http://m.blog.koreadaily.com/myhome/myblog.html?uid=choic&pid=417830)

17. diecastXchange(http://www.diecastxchange.com/forum1/topic/64880-1886-benz-patent-motorwagen-by-norev/)

18. Auto ((http://auto.howstuffworks.com/1923-1927-ford-model-t1.htm))

19. Likegrass (http://likegrass.com/henry-ford-model-t-assembly-line/1912-ford-model-t-1913-assembly-line/)

20. 위키백과 (https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%9D%BC%EC%9D%B4%ED%8A%B8_%ED%98%95%EC%A0%9C)