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찰스 앨저넌 파슨스

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목차

1. 개요

찰스 앨저넌 파슨스(1854-1931)는 영국의 엔지니어이자 발명가로, 증기 터빈의 개발을 통해 발전 및 해운 분야에 혁신을 가져왔다. 그는 1877년 케임브리지 대학교를 졸업하고 암스트롱 휘트워스에서 기술자로 경력을 시작하여, 1884년 증기 터빈에 대한 특허를 취득했다. 파슨스는 터빈의 효율성을 높이기 위해 여러 단계를 거치는 복합 증기 터빈을 개발했으며, 1897년에는 실험정 터비니아를 통해 기술의 우수성을 입증했다. 그의 터빈은 발전소와 선박에 널리 사용되었고, 해양 분야에서 획기적인 발전을 이루었다. 파슨스는 왕립 학회 회원으로 선출되었으며, 럼퍼드 메달, 코플리 메달 등 다양한 상을 수상했다.

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찰스 앨저넌 파슨스
기본 정보
찰스 알저논 파슨스
찰스 알저논 파슨스 경
출생1854년 6월 13일
출생지런던, 잉글랜드
사망1931년 2월 11일
사망 장소더치스 오브 리치먼드
친척로렌스 파슨스, 로스 백작 4세 (형제)
학력
모교트리니티 칼리지 더블린
세인트 존스 칼리지, 케임브리지 대학교
경력
직업기계 공학
고용주C. A. 파슨스 앤드 컴퍼니
파슨스 마린 스팀 터빈 컴퍼니
업적
주요 업적증기 터빈 발명
주목할 만한 작품터비니아
중요한 발전열기관
증기선
수상
주요 수상엔지니어링 헤리티지 어워드 (1995)

2. 생애

찰스 앨저넌 파슨스는 1854년 6월 13일 런던에서 앵글로-아일랜드 가문 출신의 유명한 천문학자 윌리엄 파슨스, 로스 백작 3세의 막내 아들로 태어났다. 더블린 트리니티 칼리지와 케임브리지 세인트 존스 칼리지에서 수학을 공부하고 1877년 케임브리지에서 최우등 학위를 받았다. 백작의 아들로서는 드물게 뉴캐슬 어폰 타인에 있는 W.G. 암스트롱 견습생으로 입사했고, 이후 키트슨으로 옮겨 리즈에서 로켓 추진 어뢰 연구를 했다.[8] 파슨스는 함선 동력, 전기 기술, 광학 장치 (서치라이트, 망원경) 분야에서 활동했다.

파슨스의 업적을 기념하는 명판 (아일랜드 오팔리 주)


1884년 특허를 취득한 증기 터빈의 우수성을 알리기 위해 뉴캐슬어폰타인에 회사를 설립하고, 1897년 포츠머스에서 열린 빅토리아 여왕 관함식에서 증기 터빈을 탑재한 실험정 터비니아를 선보였다.[38] 터비니아는 뉴캐슬 박물관에 전시되어 있다.

파슨스의 특허는 증기가 터빈을 통과할 때 속도를 제어하도록 다단계 터빈 날개를 사용했다. 증기가 각 단의 날개를 통과할 때의 반동력을 이용하여 터빈 날개를 회전시키는 방식으로, 기존 왕복 엔진보다 열효율이 뛰어나 발전에 혁신을 가져왔다. 파슨스의 터빈은 기존 다이나모 발전의 1000-1500회전/분을 넘어 18000회전/분을 실현했다.[38] 파슨스는 자체 터빈 발전기를 제조하여 영국 제도와 전 세계에 설치했다.[38]

1923년 시카고에서 당시 세계 최대 규모인 5만 킬로와트 출력의 발전소 설계를 의뢰받았다.[38] 파슨스 사는 1990년대 후반 지멘스 자회사가 될 때까지 존속했다.

파슨스는 초기 공기압식 축음기인 옥세토폰(Auxetophone) 개발자로도 알려져 있으며,[39] 1898년 왕립 학회 회원으로 선출되었다.

2. 1. 초기 생애

찰스 앨저넌 파슨스는 1854년 6월 13일 런던에서 유명한 천문학자인 윌리엄 파슨스, 로스 백작 3세의 막내 아들로 태어났다.[2][3][4] 앵글로-아일랜드 가문 출신으로, 가족의 거주지는 아일랜드 오파리 주의 비르 성이었다. 비르는 1620년부터 1901년까지 파슨스 가문을 따라 파슨스타운으로 불렸다.[5]

파슨스는 세 형제와 함께 아일랜드에서 존 퍼서를 포함한 개인 교사에게 교육받았다. 이들은 모두 과학에 정통했으며 백작의 천문학 연구를 도왔다. 형제 중 한 명은 훗날 로버트 볼 경으로 아일랜드 왕립 천문학자가 되었다. 파슨스는 더블린 트리니티 칼리지와 케임브리지 세인트 존스 칼리지에서 수학을 공부했으며, 1877년 케임브리지에서 최우등 학위를 받았다.[7]

2. 2. 경력

1877년 케임브리지 대학교 세인트존스 칼리지에서 최우등 학위를 받고 졸업한 후,[7] 뉴캐슬어폰타인에 기반을 둔 엔지니어링 회사인 W.G. 암스트롱에 견습생으로 입사했다. 이후 키트슨으로 옮겨 리즈에서 로켓 추진 어뢰 연구를 했다.[8]

1889년, 자신의 설계를 바탕으로 터보 발전기를 생산하기 위해 뉴캐슬에 C. A. 파슨스 앤 컴퍼니를 설립했다.[15] 같은 해 뉴캐슬 앤 디스트릭트 전기 조명 회사(DisCO)를 설립했다. 1890년, DisCO는 터보 발전기를 사용하여 전기를 생산하는 세계 최초의 발전소인 포스 뱅크스 발전소를 열었다.[13]

3. 증기 터빈 발명

1899년 독일 엘버펠트시에 건설된 파슨스의 첫 1MW 터보 발전기는 4 kV에서 단상 발전기 전기를 생산했다.


1884년 파슨스는 클라크, 채프먼사(Clarke, Chapman and Co.)에서 전기 장비 개발 책임자로 일하며 증기 터빈을 발명했다. 파슨스의 증기 터빈은 저렴하고 풍부한 전기를 가능하게 했으며 해상 운송과 해전을 혁신했다.[11]

1889년, 파슨스는 자신의 설계를 바탕으로 터보 발전기를 생산하기 위해 뉴캐슬에 C. A. 파슨스 앤 컴퍼니를 설립하고,[15] 뉴캐슬 앤 디스트릭트 전기 조명 회사(DisCO)도 설립했다. 1890년, DisCo는 포스 뱅크스 발전소를 열었는데, 이곳은 터보 발전기를 사용하여 전기를 생산하는 세계 최초의 발전소였다.[13] 1894년 파슨스는 클라크 채프먼으로부터 특정 특허권을 되찾았다. 그의 첫 번째 터빈은 효율이 1.6%에 불과했고 단 7.5kW의 전력만 생산했지만, 몇 년 만에 급속한 개선을 통해 1899년 독일 제국 엘버펠트 발전소에 첫 번째 메가와트 터빈을 제작했다.[12]

3. 1. 개발 배경

1884년 파슨스는 클라크, 채프먼사(Clarke, Chapman and Co.)로 옮겨 전기 장비 개발부 책임자가 되었다. 그는 레뇨의 증기 특성 데이터를 사용하여 분당 18,000RPM으로 회전하는 터빈 엔진을 개발했으며, 자신이 설계한 발전기를 구동하는 데 사용했다.[9][10]

당시 구스타프 드 라발(Gustaf de Laval, 1845–1913)이 발명한 충동 증기 터빈은 원심력으로 인해 출력에 제한이 있었다. 파슨스는 1911년 레드 강연에서 스케일링 문제에 대한 이해를 바탕으로 1884년 복합 증기 터빈의 발전을 이끌었다고 설명했다. 그는 증기 압력 강하를 일련의 터빈에 걸쳐 작은 분수 팽창으로 분할하여 증기 속도를 제어하고, 고속 증기가 금속에 미치는 절삭 작용을 피하고자 했다.[12]

파슨스가 개발한 증기 터빈은 기존의 왕복 엔진에 비해 열효율이 압도적으로 좋고 발전 용량을 크게 향상시켰다. 파슨스의 터빈은 18000회전/분을 실현했지만, 기존 다이나모 발전은 1000-1500회전/분이었다.[38]

3. 2. 구조 및 작동 원리

파슨스의 증기 터빈은 증기가 다단계의 터빈 날개를 통과할 때 발생하는 반동력을 이용하여 회전한다. 각 단계에서 증기의 팽창을 조절하여 효율을 극대화하고, 고속 회전을 가능하게 했다.[38] 이 특허에서는 증기가 터빈을 통과할 때 그 속도를 감속 제어하도록 다단계로 터빈 날개를 구성했다. 터빈 날개의 회전에는 증기가 각 단의 날개를 통과할 때의 반동력을 이용하며, 종래의 왕복 엔진에 비해 열효율이 압도적으로 좋고, 발전에 혁신을 가져왔다. 파슨스의 터빈은 기존 다이나모 발전의 1000-1500회전/분과 달리 18000회전/분을 실현했다.[38] 파슨스는 1911년 레드 강연에서 스케일링 문제에 대한 그의 이해가 1884년 복합 증기 터빈의 획기적인 발전을 이끌었다고 설명하면서 다음과 같이 언급했다.

> 터빈 모터가 원동기로서 일반적으로 받아들여지려면 적당한 표면 속도와 회전 속도가 필수적이라고 생각했습니다. 따라서 증기 압력 강하를 일련의 많은 터빈에 걸쳐 작은 분수 팽창으로 분할하여 증기의 속도가 어디에서도 크지 않도록 해야 했습니다... 또한 고속 증기가 금속에 미치는 잘 알려진 절삭 작용을 피하고 싶었습니다.[12]

3. 3. 해양 분야 적용

파슨스 해양 증기 터빈 회사(Parsons Marine Steam Turbine Company)를 설립한 파슨스는 자신의 발명을 선박에 적용하였다. 1897년 6월, 파슨스는 터빈 동력 요트인 터비니아(Turbinia)를 제작하여 스핏헤드에서 열린 빅토리아 여왕의 즉위 60주년 해군 검열(Diamond Jubilee)에서 선보였다.[14] 웨일스 공, 외국 귀빈, 해군성 장관들 앞에서 ''터비니아''는 34kn로 움직여 다른 기술을 사용한 영국 해군의 가장 빠른 배(27kn)보다 훨씬 빠른 속도를 기록하며 기술의 우수성을 입증했다.[14]

1899년에는 구축함 HMS ''바이퍼''와 HMS ''코브라''가 파슨스의 터빈으로 진수되었다.[15] 1901년에는 최초의 터빈 동력 여객선인 클라이드 증기선 TS ''킹 에드워드''가,[15] 1905년 최초의 터빈 대서양 횡단 정기선인 RMS ''빅토리안''과 ''버지니안''이 건조되었다.[15] 1906년에는 최초의 터빈 동력 전함인 가 파슨스의 터빈 엔진으로 운항되었다.[15]

4. 업적 및 영향

1884년 찰스 앨저넌 파슨스가 특허를 취득한 증기 터빈은 발전과 해상 운송 분야에 혁명을 일으켰다.[38] 증기가 터빈을 통과할 때 속도를 제어하기 위해 다단계 터빈 날개를 사용했고, 각 단의 날개를 통과할 때의 반동력을 이용하여 회전하는 방식이었다. 이 방식은 기존의 왕복 엔진에 비해 열효율이 압도적으로 좋았고, 발전 효율을 크게 향상시켰다. 파슨스의 터빈은 기존 다이나모 발전기의 회전수(1000-1500회전/분)를 훨씬 뛰어넘는 18000회전/분을 실현했다.[38]

1889년, 파슨스는 자신의 설계를 바탕으로 터보 발전기를 생산하기 위해 뉴캐슬에 C. A. 파슨스 앤 컴퍼니를 설립했다.[15] 그는 뉴캐슬 앤 디스트릭트 전기 조명 회사(DisCO)를 설립하고, 1890년에는 DisCo가 터보 발전기를 사용하여 전기를 생산하는 세계 최초의 발전소인 포스 뱅크스 발전소를 열었다.[13] 그의 첫 번째 터빈은 효율이 1.6%에 불과했고, 단 7.5킬로와트의 전력만 생산했지만, 급속한 개선을 통해 1899년에는 독일 제국의 엘버펠트 발전소를 위해 제작된 최초의 메가와트 터빈을 만들었다.[12] 파슨스는 독자적인 터빈 발전기를 제조하여 영국 제도 전역을 비롯해 전 세계에 설치했다.[38] 1923년에는 시카고에 당시 세계 최대 규모인 출력 5만 킬로와트의 발전소 설계를 의뢰받았다.[38]

파슨스는 1897년 포츠머스에서 열린 빅토리아 여왕의 관함식에서 증기 터빈을 탑재한 실험정 터비니아를 선보여 증기 터빈의 우수성을 알렸다.[38]

최초의 증기 터빈 동력 선박 ''터비니아'': 당시 세계에서 가장 빠른 배
터비니아는 당시 세계에서 가장 빠른 배였으며, 현재 뉴캐슬의 박물관에 전시되어 있다.

파슨스는 초기 공기압식 축음기인 옥세토폰(Auxetophone)을 개발하기도 했다.[39] 파슨스 사는 1990년대 후반 지멘스사의 자회사가 되었다.

4. 1. 수상 및 서훈

1898년 왕립 학회 회원으로 선출되었다.[17] 1902년 럼퍼드 메달, 1928년 코플리 메달을 수상했다.[17][40] 1918년 베이커 강연을 했다.[17] 1911년 로열 소사이어티 오브 아츠로부터 앨버트 메달을, 1920년 Franklin Institute|프랭클린 협회영어로부터 프랭클린 메달을, 1923년 영국 공학 기술 학회로부터 패러데이 메달을 수상했다. 1916년부터 1919년까지 영국 과학 진흥 협회 회장을 역임했다.[18] 1924년 토론토에서 열린 ICM의 초청 연사였다.[19] 1929년 철강 연구소로부터 베세머 금메달을 수상했다.[21] 1904년 바스 훈장 컴패니언[41], 1911년 바스 훈장 나이트 커맨더[42], 1927년 메리트 훈장을 서훈받았다.[20][43]

5. 사생활

1883년, 파슨스는 윌리엄 F. 베델의 딸인 캐서린 베델과 결혼하여 두 자녀를 두었다.[38] 딸 레이첼 메리 파슨스는 엔지니어이자 사회운동가였고,[38] 아들 앨저넌 조지 "토미" 파슨스는 제1차 세계 대전 중 1918년에 31세의 나이로 전사했다.[38]

파슨스는 1931년 2월 11일 크루즈 여행 중 증기선 ''듀체스 오브 리치몬드''호에서 신경염으로 사망했다.[38] 1931년 3월 3일 웨스트민스터 사원에서 추도식이 거행되었으며, 노섬벌랜드의 커크웰핑턴에 있는 세인트 바솔로뮤 교구 교회에 안장되었다.[38]

그의 미망인 캐서린은 1933년 노섬벌랜드 커크웰핑턴의 레이 데메인 자택에서 사망했다.[38] 레이첼 파슨스는 1956년에 사망했고, 마부 데니스 제임스 프랫이 그녀의 과실치사로 유죄 판결을 받았다.[38]

1919년, 캐서린과 레이첼 파슨스는 엘레노어 셸리-롤스, 마가렛, 레이디 모이르, 로라 애니 윌슨, 마가렛 로우보텀 및 제네타 메리 오언스비와 함께 여성 기술자 협회를 공동 설립했으며, 이 협회는 현재까지 존속하고 있다.[38] 찰스 경은 아내의 사임 전까지 이 단체의 지지적인 회원이었다.[38]

6. 유산

파슨스 터빈 회사는 독일의 복합 기업인 지멘스의 일부로 뉴캐슬의 히튼 지역에서 존속하고 있다.[22][23] 1925년 찰스 파슨스는 그럽 망원경 회사를 인수하여 그럽 파슨스로 이름을 변경했다.

파슨스 가문의 비르 성(아일랜드)에는 파슨스 가문이 과학 및 공학 분야에 기여한 내용을 설명하는 박물관이 있으며, 찰스 파슨스의 연구 내용도 전시되어 있다.[35]

아일랜드 공학원은 매년 찰스 파슨스의 이름을 딴 파슨스 메달을 수여한다.[37]

참조

[1] 백과사전 Sir Charles Algernon Parsons https://www.britanni[...] 2018-09-06
[2] 웹사이트 Charles Parsons the Person https://web.archive.[...] 2015-07-26
[3] 서적 Children of Light https://books.google[...] Atlantic Books
[4] 서적 Closed Power Cycles: Thermodynamic Fundamentals and Applications https://books.google[...] Springer
[5] 웹사이트 Search: Parsonstown https://www.offalyar[...]
[6] 학술지 William Parsons, third Earl of Rosse http://www.tcd.ie/Se[...] 1968-09-06
[7] acad
[8] 웹사이트 The Turbine Revolution https://www.keymilit[...] 2020-12-31
[9] 웹사이트 Reclaiming Engineering in the Minds of the Public https://engineerguy.[...] 2021-11-08
[10] 웹사이트 The Steam Turbine: The Surprising Relationship of Engineering & Science https://www.youtube.[...] 2023-05-11
[11] 웹사이트 Charles Parsons (1854–1931) https://web.archive.[...]
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[13] 서적 The Early Days of the Power Station Industry https://books.google[...] University Press
[14] 웹사이트 Charles Algernon Parsons http://www-g.eng.cam[...] 2018-09-06
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[16] 웹사이트 Collections at Discovery Museum http://www.twmuseums[...]
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[19] 서적 The steam turbine https://web.archive.[...]
[20] 웹사이트 Charles Algernon Parsons (1854–1931) https://web.archive.[...]
[21] 웹사이트 Awards archive https://www.iom3.org[...] IOM3
[22] 뉴스 Focus on the famous Parsons factory in Heaton https://www.chronicl[...] 2009-04-20
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[24] 서적 The History of the Telescope https://books.google[...] Courier Corporation 2003
[25] 뉴스 A view of the stars from a place in the sun https://www.newspape[...] 1985-06-27
[26] 서적 The compleat talking machine: a collector's guide to antique phonographs Sonoran Pub
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[29] 신문 Sir Charles Parsons and Sir Arthurt Dorman 1931-02-13
[30] 서적 The Abbey Scientists Roger & Robert Nicholson
[31] 뉴스 Bid to restore Parsons' graves at Kirkwhelpington https://www.hexham-c[...] 2018-02-13
[32] 뉴스 Obituary The Hon. Lady Parsons https://web.archive.[...] Women's Engineering Society 1933-12
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[35] 웹사이트 Science Centre at Birr Castle https://birrcastle.c[...] 2019-05-26
[36] 웹사이트 Launch of new €15 silver proof coin to commemorate life and work of Sir Charles Algernon Parsons https://www.centralb[...]
[37] 웹사이트 Parsons Medal Award 2020 – iae http://iae.ie/news/p[...] 2020-04-27
[38] 서적 図説 世界史を変えた50の機械 原書房 2013
[39] 서적 The compleat talking machine: a collector's guide to antique phonographs Sonoran Pub 2007
[40] FRS Parsons; Sir; Charles Algernon (1854 - 1931); engineer 2012-03-31
[41] LondonGazette 2012-03-31
[42] LondonGazette 2012-03-31
[43] LondonGazette 2012-03-31


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