역직기

1. 개요

역직기는 1785년 에드먼드 카트라이트가 발명한 동력 직조기로, 수력, 증기 기관, 디젤 엔진, 전기 모터 등을 동력으로 사용하며, 손으로 작동하는 직기를 대체하여 직물 생산을 혁신했다. 초기에는 수직공의 일자리를 위협하여 반발을 샀지만, 결과적으로 직물 생산성을 크게 향상시키고 산업 발전에 기여했다. 역직기는 개구, 피킹, 바테닝, 감아올림의 과정을 거쳐 작동하며, 셔틀을 사용하는 방식에서 무셔틀 직기로 발전했다. 노스롭 직기와 같은 완전 자동화된 직기의 등장은 생산성을 더욱 높였지만, 산업 재해 및 노동 문제와 같은 사회 경제적 영향을 미쳤다.

2. 역사

에드먼드 카트라이트는 1785년에 물의 힘을 사용하여 직조 과정을 가속화하는 동력 직기(역직기)를 특허냈으며, 이는 현대식 동력 직기의 전신이 되었다. 존 케이의 플라잉 셔틀 발명 이후 직조 속도가 빨라지면서, 직공들은 방적공들이 생산할 수 있는 것보다 더 많은 실을 사용할 수 있게 되었다.

이후 여러 발명가들이 직기 기술을 점진적으로 개선했다. 주요 발명가와 그들의 발명 내용은 다음과 같다.

1841년 이후, 켄워시와 불로의 랭커셔 직기를 통해 직조공은 분당 220-260픽으로 4개 이상의 직기를 가동할 수 있어, 카트라이트 직기 직조공(분당 120-130픽)보다 처리량이 8배 이상 증가했다.

제임스 헨리 노스롭 (James Henry Northrop)은 1894년에 셔틀 자동 삽입 장치를 발명하여 노스롭 직기의 기본 기능을 위한 길을 열었다. 노스롭 직기는 완전 자동화되어 날실이 끊어지면 직기가 수리될 때까지 멈추고, 셔틀에 실이 떨어지면 노스롭의 메커니즘이 소모된 풀을 배출하고 멈추지 않고 새것을 넣었다. 이를 통해 직기 작업자는 이전에는 8개만 작동할 수 있었지만 16개 이상의 직기를 작동할 수 있었고, 인건비가 절반으로 줄었다. 1914년까지 노스롭 직기는 미국 직기의 40%를 차지했다.

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자카드 직기(Jacquard loom)는 직물을 패턴대로 완성하기 위해 펀치 카드를 사용한 최초의 동력 직기이다. 1800년대, 프랑스인 조제프 마리 자카드(조세프 마리 자카르)는 구멍을 뚫은 카드를 사용하여 자동으로 무늬를 짜는 직기를 개발했다. 이 펀치 카드는 해석 기관이나 타불레이팅 머신 등, 컴퓨터의 조상이라고 불리는 19세기의 계산기에 응용되었다.

일본에서는 쓰다 요네지로가 국내 최초의 쓰다식 역직기를 개발했다. 쓰다식 역직기는 미즈노 유타로에 의해 공장 생산에 도입되었다.

역직기의 동력은 수력, 증기 기관에서 디젤 엔진, 전기 모터로 진화했다.

3. 직기의 작동 원리

직기의 주요 구성 요소는 날실 빔, 날실, [[날실(직물)|날실]틀, 북, 빗살대, 감아올림 롤이다. 직기에서 실 가공은 개구, 피킹, 바테닝 및 감아올림 작업으로 구성된다.

* 개구. 개구는 북이 운반하는 씨실을 삽입할 수 있는 루프를 형성하기 위해 날실을 들어 올리는 것이다. 개구는 들어 올려진 날실과 들어 올려지지 않은 날실 사이의 수직 공간이다. 현대식 직기에서는 간단하고 복잡한 개구 작업이 날실 또는 날실 틀(하네스라고도 함)에 의해 자동으로 수행된다. 이것은 날실(또는 날실이라고 하는) 와이어가 부착된 직사각형 프레임이다. 실은 하네스에서 수직으로 매달린 날실의 구멍을 통과한다. 직조 패턴은 어떤 하네스가 어떤 날실을 제어하는지 결정하며, 사용되는 하네스의 수는 직조의 복잡성에 따라 달라진다. 날실을 제어하는 두 가지 일반적인 방법은 도비와 자카드 헤드이다.
* 피킹. 하네스가 날실(또는 날실)을 들어 올리면 날실이 올라가면서 개구가 생성된다. 씨실은 북이라는 작은 운반 장치로 개구를 통해 삽입된다. 북은 일반적으로 개구를 통과할 수 있도록 각 끝이 뾰족하다. 전통적인 북 직기에서 씨실은 퀼에 감겨 있으며, 퀼은 다시 북에 장착된다. 씨실은 북이 직기를 가로질러 움직이면서 북의 구멍을 통해 나온다. 북이 직기의 한쪽에서 다른 쪽으로 한 번 교차하는 것을 피크라고 한다. 북이 개구를 앞뒤로 움직이면서 직물의 각 측면에 가장자리(셀비지)를 짜서 직물이 풀리지 않도록 한다.
* 바테닝. 북이 직기를 가로질러 움직이면서 씨실을 깔면 빗살대(빗과 유사함)라는 또 다른 프레임의 구멍을 통과한다. 각 피킹 작업에서 빗살대는 각 씨실을 이미 형성된 직물 부분에 눌러 바테닝한다. 직물이 형성되는 지점을 펠이라고 한다. 기존의 북 직기는 분당 약 150~200 피크의 속도로 작동할 수 있다.

각 직조 작업에서 새로 제작된 직물은 천 빔에 감겨야 한다. 이 과정을 감아올림이라고 한다. 동시에 날실은 날실 빔에서 풀어주거나 방출해야 한다. 완전히 자동화되기 위해 직기에는 씨실 정지 동작이 필요하며, 씨실이 끊어지면 직기에 제동을 걸게 된다. 수력이나 전력 등을 동력으로 사용하고, 날실이 끊어졌을 때의 운전 정지 및 씨실 공급 등이 자동으로 이루어지는 직기를 자동직기라고 한다.

4. 직기의 종류

역직기는 원래 씨실을 날기 위해 북을 사용했지만, 1927년에 더 빠르고 효율적인 무셔틀 직기가 사용되기 시작했다. 1942년에 슐처 형제사(Sulzer Brothers)는 무셔틀 직기의 독점권을 가졌으며, 미국의 생산을 워너 & 스웨지사(Warner & Swasey)에 라이선스했다. 드레이퍼사(Draper)는 더 느린 레이피어 직기를 라이선스했다. 오늘날 기술 발전으로 특정 유형의 재료 생산을 극대화하도록 설계된 다양한 직기가 생산되었다. 이 중 가장 흔한 것은 슐처사(Sulzer)의 무셔틀 직조기, 레이피어 직기, 공기 분사 직기, 물 분사 직기이다.

에어 제트 직기는 공기를 분사하는 힘으로 씨실을 통과시키는 직기로, 천연 소재 등 다양한 실에 대응할 수 있으며, 저렴한 천의 대량 생산을 하는 공장이나 첨단 직물 공장에서 도입되고 있다.
워터젯 직기(water-jet loom^영어)는 물 분사를 이용하여 합성 섬유를 짜는 직기이다. 컴퓨터로 조작되는 직기는 공업용뿐만 아니라 개인용으로도 생산되고 있다. 공업용 직기는 1초에 6올 이상이라는 속도로 씨실을 엮어간다.

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자카드 직기(Jacquard loom)는 펀치 카드를 사용하여 직물을 패턴대로 완성하는 최초의 동력 직기이다. 이전에는 복잡한 문양을 짜는 것이 어려웠고, 중국에서는 기원 전후에 제화기(提花機) 또는 화기(花機)라고 불리는 특수한 직기로 비단(브로케이드)을 짜서 세계로 수출했다. 이 직기에서는 몸무게가 가벼운 아이가 직기 위로 올라가 아래에서의 지시대로 날실을 복잡하게 올리고 내려 문양을 만들었다. 일본에는 나라 시대에 수입되었으며, 모모야마 시대 이후 공인기(空引機)라는 이름으로 니시진 등 각지에서 사용되었다. 17세기에는 유럽에도 소개되어 직기 옆에 높은 사다리가 붙어 직공이 위에 올라갈 수 있는 드로우 직기(draw loom)가 되었다.

1800년대, 프랑스인 조제프 마리 자카드(조세프 마리 자카르)는 구멍을 뚫은 카드를 사용하여 금속 바늘과 샤프트를 연동시켜 개별적으로 상하하게 하고, 카드에 지시된 날실만 개구시켜 씨실을 통과시켜 무늬를 자동으로 짜는 직기를 개발했다. 처음에는 인력이었지만, 후에 동력 직기에 응용되어 카드를 세트하면 빠른 속도로 씨실을 짤 수 있게 되었다. 이 펀치 카드는 해석 기관, 타불레이팅 머신 등 컴퓨터의 조상인 19세기 계산기에 응용되었다. 그 후, 자카드 직기는 펀치 카드 대신 컴퓨터를 사용하게 되었다.

5. 사회경제적 영향

역직기는 숙련된 수직공의 수요를 감소시켜, 처음에는 임금 감소와 실업을 야기했다. 도입 이후 항의가 이어졌다. 예를 들어, 1816년 2천 명의 캘턴 직공들은 역직기 공장을 파괴하려 했고, 노동자들에게 돌을 던졌다.

장기적으로 볼 때, 역직기는 옷감을 더 저렴하게 만들어 수요를 증가시키고 수출을 자극하여 산업 고용의 증가를 가져왔지만, 임금은 낮았다. 역직기는 또한 여성 제분소 노동자들에게 기회를 열어주었다. 역직기의 영향의 어두운 면은 역직기 공장에서 아동 고용이 증가했다는 것이다.

6. 안전 문제

역직기에는 부주의하거나 훈련이 부족한 직조공이 다칠 수 있는 여러 가지 위험이 있다. 가장 명백한 위험은 움직이는 리드, 날실을 잡는 프레임, 그리고 기계 앞을 지나 도프 롤로 천을 팽팽하게 유지하기 위해 사용되는 "핀치" 또는 "샌드" 롤이다. 직조 과정에서 가장 흔한 부상은 주의가 산만하거나 지루한 작업자들이 손가락이 찝히는 것이지만, 이것만이 유일한 부상은 아니다. 머리카락이 긴 직조공이 씨실에 엉켜 두피가 두개골에서 뜯겨나가거나 머리카락 덩어리가 뽑히는 사고도 여러 차례 보고되었다. 이 때문에 회사들은 직조공에게 머리를 묶거나 짧게 잘라 엉키는 것을 방지하도록 요구하는 것이 업계 표준이 되었다. 또한, 기계 앞쪽에 핀치 포인트가 있을 수 있으므로 헐렁하고 벙벙한 옷은 금지된다. 게다가 움직이는 리드가 실이나 기타 기계적 막힘/오류를 만나면 셔틀이 빠른 속도(322km 이상)로 직기에서 튀어나와 작업자를 칠 위험이 있다. 직조 공장의 시끄러운 특성(115dB+) 때문에 엉켜서 도움이 필요한 사람의 외침을 듣는 것이 거의 불가능하다. 이것이 OSHA가 이러한 사고 발생 가능성을 줄이기 위해 구체적인 지침을 제시하게 된 이유이다. 그러나 이러한 지침이 시행되고 있음에도 불구하고, 기계 자체로 인한 섬유 생산 관련 부상은 여전히 흔하게 발생한다.

7. 갤러리

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