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자동차와 함께

외연기관의 종류에 대해서 연구해보자.

외연기관은 열기관의 하나로 내연기관과 다른 특성을 지니고 있다. 연소장치에서 연료를 연소시킬때 얻어지는 열 에너지로 매개개물질이라 불린다. 가열된 매개물질은 팽창으로 압력이 발생하는데 기계를 동작시키는 형태의 열기관이라 한다.


증기기관이나 증기터빈은 물을 가열하지만 열기관은 외부의 연소장치를 통해 에너지를 생산한다. 외연기관중 하나인 증기기관은 산업혁명에서 원동력이 가장 컸다.


증기기관차의 동력원이었고 철도에서는 전기를 동력으로 하는 기관차가 개발되었지만 20세기 후반으로 이어지면서 교통의 전반적인 분야를 담당하고 있다. 연소부나 기관부는 분리된 형태로 매개물질이 필요하여 무게나 덩치를 계속 키우게 된다.


연료는 석탄이 아닌 매개물질중 하나인 물을 선택하여 무게가 매우 무거웠다. 매개물질은 재사용할 경우 아무 기관에서나 소화할 수 없어 매우 어렵다. 산업혁명 당시 증기 자동차가 도태된것은 이러한 무게를 감당할 수 없었기 때문이다.


즉답성이 떨어지는것도 매개물질이 가열되기까지 시간이 오래걸린다는 것이다. 증기기관차는 시동이나 예열이 필요한데 긴 경우 1시간까지 서요된다. 대형 증기터빈도 같은 이유로 출력을 높이려면 6시간 까지 걸리기도 한다. 현대에는 외연기관이 없어진것이 시간에 대한 한계가 가장 크다.


외연기관은 연료선택을 마음대로 할 수 있다는것이 장점이다. 내연기관은 연료의 연소압을 직접 이용하지만 유체연료는 열을 발생시킴으로써 정제된 연료를 사용하게 된다. 경유가 항공유, 휘발유가 대체적으로 알맞다. 석탄이나 장작의 경우 고채연료를 사용하게 되지만 연소만 되면 뭐든지 가능하다.


연소를 안시켜도 되지만 열을 발생해야 하기 때문에 연소를 하지 않는다면 열효율을 떨어지는 결과를 낳지만 연료비는 감소하게 된다. 외연기관은 연소가 안일어나는데 기관부가 단순하게 만들어지고 내부가 오염되지 않기 때문이다. 낮은 기술로도 충분히 정비가 가능할정도다.


이러한 이유로 연소에 대한 부분을 신경쓰지 안항도 대형화에 충분히 가능하다. 내연기관은 이러한 연료의 연쇼를 조절하기 위해 특별한 작은 기관들을 여러개 사용하는 방식을 채택하고 있다. 소형 상용 엔진들은 내연기관을 사용하고 있지만 실제적으로 대형화를 하려면 증기터빈이 필요하다.


대형선박이나 발전기를 돌리기 위해선 외연기관보다는 내연기관이 우선시 된다. 외연기관의 종류에는 증기기관, 증기터빈, 진공엔진, 스털링 기관이 있다. 증기터빈의 경우 화력이나 발전소가 포함된다.