중등교실 8

“철강과 교통수단”

인간에게 가장 중요한 자원인 ‘시간’을 단축시킬 수 있었던 것도 모두 ‘철강’이 있었기 때문이다.

대표적인 교통수단에 철이 어떻게 쓰이는지 알아보면서 철이 우리 생활을 어떻게 변화시켰는지 알아본다.

1. 무역과 정복의 주역, 철선(배)

인간이 처음 사용한 배는 나무를 엮어 만든 뗏목이다. 기원전 5000년 경 이집트의 나일강 하구에서 ‘파피루스’라는 풀을 엮어 만든 ‘갈대 배’가 전해지기도 한다. 배의 역사는 문명의 발전과 함께 했다. 인간의 문명이 발전하고, 기술이 좋아지자 생산량이 늘었다. 사람들은 자신이 쓰고 남은 물건을 다른 사람의 물건과 바꾸길 원했다. 같은 지역에서야 쉬운 일이지만 먼 곳에 가는게 쉽지 않았다. 게다가 강이나 바다를 건너야 한다면 더더욱 큰일이었다. 그래서 사람들은 물에 뜰 수 있는 이동수단을 생각했고, 나무를 엮어 배를 만들었다. 그 후 더 두껍고 튼튼한 나무를 조립해 만든 목선을 만들어냈고, 나중에는 노가 아닌 바람의 힘으로 이동하는 목조 범선이 등장했다. 하지만 범선은 바람이 심한 지역에서는 항해할 수 없다는 단점이 있었다.

그리고 범선의 문제를 해결한 것이 바로 철선이다. 철선은 석탄과 같은 동력을 사용하여 바람이 아닌 선장의 의지로 뱃길을 열 수 있었다. 철선의 등장은 세계의 역사를 급속히 바꾸었다. 신대륙을 찾아가는 탐험과 정복의 시대가 열렸고, 많은 물건을 실어나르는 무역이 시작된 것이다.

2. 경제를 발전시킨 운송수단, 철도와 철차

철도나 자동차와 같은 운송수단이 나오기 전에 사람들은 소나 말이 끄는 마차를 타고 이동했다. 그러나 무거운 짐을 옮기거나 먼 거리를 가기에는 역부족이었다. 사람들은 어떻게 하면 무거운 물건을 쉽게 운반할 수 있을지 고민했다. 그리고 그 고민은 영국의 제임스 와트에 의해 해결되기 시작했다.

1969년 제임스 와트는 증기와 연료의 소비를 줄인 획기적인 증기기관을 발명했다. 증기기관은 기차를 만드는 핵심이 되었고, 자동차가 탄생하는 계기가 되었다. 인간의 이동수단을 한 단계 높이면서 거리를 좁혔고, 물자의 이동을 쉽게 하면서 경제를 발전시킨 것이다.

철도는 독일 말로 아이젠반(Einsen-bahn)이라고 하는데, 이것은 철(Eisen)로 된 길을 가는, 철로 만든 차라는 의미를 지니고 있다. 우리가 매일 출퇴근 시간에 이용하는 지하철과 전철에도 모두 쇠를 의미하는 □철□이라는 말이 붙어 있으며, 21세기에 우리 나라의 교통 문화에 혁신을 일으킬 고속전철에도 □철□이라는 말이 버젓이 자리잡고 있다.

철도의 등장은 산업의 발전에 큰 영향을 미쳤다. 사람들은 철도로 먼 거리를 빠르고 안전하게 이동했고, 각종 산업재료도 다른 지역으로 운반하면서 균형 있는 지역 발전을 가능하게 만들었다. 또한 철도를 건설하는데 필요한 금속, 연료, 기계산업이 철도의 건설과 함께 발전하여 철강산업, 건설업, 벽돌 제조업 등에도 큰 영향을 미쳤다. 철도를 운영하기 위해 많은 돈과 체계적인 관리가 필요했고, 이 과정에서 철도를 중심으로 한 대기업이 탄생하기도 하였다.

3. 철로 만들어서 안전한 자동차

자동차는 ‘21세기 최고의 발명품’이라는 이름을 갖고 있다. 자동차는 인간이 가장 소중한 자원으로 꼽히는 ‘시간’을 절약하면서 실제로 더 많은 시간을 살아갈 수 있는 기회를 만들어주었기 때문이다. 최초의 자동차는 1770년 프랑스의 공병 대위였던 니콜라스 죠셉 퀴뇨가 포차를 끌 목적으로 만든 증기기관을 움직이는 바퀴 세 개 짜리 자동차였다. 이 자동차는 전체가 쇠로 되어 무겁고, 거대한 모양을 하고 있었다. 그 후 1885년 독일의 칼 벤츠는 세계 처음으로 바퀴 세 개 짜리 휘발유 자동차를 만들었고, 1894년에는 독일의 엔지니어인 루돌프 디젤이 디젤 엔진을 발명했다. 지금과 같은 모양의 자동차가 나온 것은 1900년 다임러가 만든 메르세데스 자동차였다.

자동차는 철강으로 만든 온갖 부품들로 구성돼 있다. 1920년대 차량 전체에 강철을 사용하는 자동차가 등장한 이후 강철은 현재는 물론 미래에도 차량을 가볍게 하면서 예기치 않은 충돌에 승객을 보호하는 가장 효과적인 재료로 인정받고 있다. 자동차에 쓰이는 철강재는 고급품으로 잘 부서지거나 부러지지 않으며, 찢어지지도 않는다. 자동차의 엔진은 동력 뿐 아니라 튼튼한 철강재로 되어 있어 충돌을 할 때 승객을 보호하는 기능을 한다. 우리 눈에 보이지는 않지만 문짝에는 철강으로 만든 봉이나 판이 들어 있어 앞이나 옆에서 충돌해도 사람들을 최대한 보호해 줄 수 있다. 자동차용 강판은 바로 자동차의 얼굴이라 할 수 있는 외판과, 내부의 보강재로 쓰이는 내판재를 말하며, 차체에 다양한 변화를 주기도 하고, 외부 충격으로부터 운전자나 승객을 안전하게 보호한다.

그렇다면 타이어에는 어떨까? 타이어 역시 철강재와 만나야 비로소 훌륭한 타이어로 거듭난다. 타이어 코드라는 고강도 강선이 들어가 있어 펑크가 나는 것을 방지해 주고 있는 것이다. 자동차 타이어용 보강재로는 원래 레이온, 나일론, 폴리에스테르 등이 사용되어 왔으나 도로의 발달과 자동차 성능의 향상으로 강력한 타이어 보강재가 필요하게 되었다. 1845년 최초로 특허가 출원되었고, 실제로는 1936년 프랑스의 미셰린타이어가 철강으로 보강된 타이어를 생산해 1938년 메탈릭이란 상품명으로 시장에 내놓은 것이 타이어 코드의 효시이다. 우리 나라는 1970년대 후반부터 스틸 타이어 코드를 사용한 자동차 타이어가 사용되기 시작했으며, 현재는 승용차의 99%, 상용차의 50~60%가 스틸 타이어 코드를 사용하고 있다. 스틸 타이어 코드를 사용한 자동차 타이어는 승차감이 좋고, 수명이 오래 가며, 장기 고속주행이 가능한 등의 강점이 있어 그 사용이 현재 세계적으로 확산되고 있다.

현재에는 차량의 경량화와 고강도화를 통해 환경을 생각하고 연비를 줄일 수 있는 방법을 연구하고 있다.