증기기관은 힘뿐 아니라 시간을 바꿨다

절약된 석탄은 누구의 시간이 되는가

기계 한 대가 같은 양의 물건을 더 적은 연료로 만든다면 비용은 줄어들 수 있다. 하지만 그 절약분이 노동자의 휴식으로 돌아갈지, 같은 시간에 더 많은 물건을 만드는 데 쓰일지는 기계 내부에서 결정되지 않는다. 증기기관을 이야기할 때 열효율과 하루의 길이를 함께 보되 구분해야 하는 이유가 여기에 있다.

증기기관은 열을 받아 압력 차이와 운동을 만들고, 그 운동을 외부의 일에 연결한다. 펌프에서는 물을 올리는 힘으로, 회전하는 장치에서는 축을 돌리는 힘으로 사용한다. 모든 증기기관의 구성이 같은 것은 아니다. 특히 뉴커먼식 기관과 와트가 개량한 기관, 이후의 고압 기관을 하나의 그림으로 뭉뚱그리면 무엇이 개선됐는지 놓치게 된다.

영국 과학박물관은 와트의 분리 응축기 특허가 1769년 1월 5일 주어졌다고 소개한다. 이 특허는 기존 기관의 연료 소비를 줄이는 개량에 관한 기록이다. 와트의 작업을 앞선 기관들과 연결해 볼 출발점이 된다. 발명의 성격을 이렇게 좁혀야 기계의 작동도 사람들의 변화도 더 정확하게 따라갈 수 있다. 특허와 개량의 설명 (새 창)

한 실린더에 두 온도를 요구했던 문제

와트의 개량이 겨냥한 기존 기관에서는 일을 하는 실린더에 가열과 냉각을 반복해서 요구했다. 과학박물관은 이 실린더가 연료를 아끼려면 뜨거워야 하지만, 작동 주기마다 증기를 응축하려면 차가워져야 하는 문제를 설명한다. 응축은 증기를 액체로 되돌리는 과정이다. 그때 실린더까지 식으면 다음 작동 주기에 들어온 열의 일부는 금속을 다시 데우는 데 쓰인다. 유용한 일을 하는 곳에서 같은 가열을 되풀이해야 했던 것이다. 기존 실린더의 온도 문제 (새 창)

와트의 개량은 뜨거워야 할 곳과 차가워야 할 곳을 나누는 데 있었다. 증기는 따로 둔 응축기에서 식히고, 일을 하는 실린더는 가능한 한 뜨겁게 유지한다. 같은 공간에 가열과 냉각을 번갈아 요구하던 부담을 분리한 것이다. 과학박물관의 설명은 이 구분을 중심에 둔다. 증기를 응축하는 장소를 따로 마련하면서 실린더와 응축기에 각각 필요한 온도를 유지하도록 구성했다. 분리 응축기의 원리 (새 창)

이 원리에서 배울 점은 장치의 모든 부분을 더 빠르게 움직이는 것이 효율 개선의 유일한 길은 아니라는 사실이다. 서로 다른 조건을 요구하는 일을 나누면 되풀이되는 손실을 줄일 수 있다. 열을 어디서 주고 빼는지 바꾼 설계의 성과는 연료 소비와 유용한 일로 비교할 수 있다. 그 기관을 사용하는 작업장의 부담과 보상은 근무 기록과 노동조건으로 살펴야 한다.

연료 절감을 비교할 때에도 동일한 일을 했는지 확인해야 한다. 한 기관이 더 적은 석탄을 태웠어도 물을 덜 올렸다면 그 숫자만으로 효율 개선을 말할 수 없다. 기관의 부하와 운전 조건을 함께 적어야 한다. 박물관이 소개한 큰 절감 효과를 모든 증기기관의 고정된 성능으로 옮기지 않는 이유다.

한 축에 연결된 여러 사람

기관이 회전축을 돌리고 그 축에서 여러 작업기로 동력을 보내는 공장을 생각해 보자. 이것은 배치의 특성을 설명하기 위한 단순한 장면이다. 같은 동력원에 연결된 작업들은 한 장치가 시작하고 멈추는 시각에 영향을 받는다. 개인이 손의 속도를 바꾸는 일과 여러 기계의 흐름을 조정하는 일이 겹치면서 생산을 맞추는 시간이 조직의 문제가 된다.

회전속도 역시 그냥 일정하게 유지되지 않는다. 작업기의 부담이나 공급되는 힘이 달라지면 속도가 바뀐다. 맥스웰은 1868년 「조속기에 관하여」에서 와트의 조속기가 속도 증가에 따라 팔을 바깥으로 벌리고 증기 밸브의 입구를 줄이는 방식을 설명했다. 기관에 더 많은 힘을 공급하는 기술에는 그 힘을 조절하는 기술도 필요했다. 맥스웰 논문 첫 부분 (새 창)

회전축의 속도를 살필 때에는 부하와 조속기의 반응이 중요하다. 작업자의 하루를 살필 때에는 근무 시작과 종료, 임금, 휴식과 안전을 기록해야 한다. 같은 공장 안에서 일어난 두 변화여도 관찰할 대상이 다르다. 기관의 안정된 운동과 사람들의 일정이 어떻게 연결됐는지 알려면 양쪽 자료가 필요하다.

하루의 길이를 바꾼 것은 법과 집행이었다

영국 의회의 공장법 해설에는 1833년 법이 어린이의 공장 노동에 연령과 시간 제한을 두고, 13세 미만에게 하루 두 시간의 기초교육을 요구했다는 내용이 있다. 앞선 법들은 면직물 산업에 한정됐고, 1831년에도 노동시간 제한이 있었다. 1833년 법은 양모 생산 지역까지 적용을 넓혔으며, 규정 위반을 감독하고 처벌하는 제도를 마련했다. 이 기록에서 주목할 변화는 처음으로 시간을 제한했다는 점보다 적용 범위와 집행 수단을 넓혔다는 점이다. 1833년 공장법 해설 (새 창)

같은 자료는 네 명의 공장 감독관으로 시작한 집행 조직이 수천 곳의 작업장을 충분히 감독하기 어려웠고, 법이 널리 회피됐다고 설명한다. 종이에 적힌 시간 제한과 실제로 지켜진 하루의 길이는 일치하지 않을 수 있었다. 제도의 성과를 판단할 때 법이 생긴 날짜만 확인해서는 부족하다는 뜻이다.

후속 입법도 필요했다. 의회는 1847년 공장법이 적용 대상 공장에서 일하는 여성과 13~18세 청소년의 하루 노동시간을 10시간으로 제한한 내용, 그리고 고용주가 이용하던 정의상의 모호함을 바로잡기 위한 후속 법을 설명한다. 기관이 효율적으로 바뀌면 노동조건도 자연히 좋아졌다는 이야기는 이런 기록과 맞지 않는다. 기술 개선과 노동시간 변경 사이에는 조직적인 요구, 정치적 결정, 감독과 집행이 들어 있었다. 후속 공장 입법 (새 창)

효율은 좋은 삶의 단위가 아니다

열효율을 비교하려면 어느 에너지가 들어와 얼마의 유용한 일로 나오는지 정해야 한다. 생산성을 비교할 때에도 투입과 산출의 범위를 정한다. 그런데 하루가 나아졌는지 묻는 질문에는 휴식, 안전, 소득의 안정성, 시간을 스스로 쓸 수 있는 정도가 함께 들어간다. 한 가지 지표를 개선했다고 나머지가 자동으로 개선되는 것은 아니다.

이를테면 같은 생산량에 필요한 작업시간이 줄었다고 가정하자. 작업자의 시간을 줄일 수도 있고, 생산량을 늘릴 수도 있으며, 일부 작업을 없앨 수도 있다. 이 세 선택은 동일한 기계 성능과 함께 가능하다. 작업시간이 줄었다는 같은 계산에서 노동자의 퇴근 시각과 작업장의 생산 계획은 서로 다른 방향으로 정해질 수 있다. 실제로 어느 선택이 이뤄졌는지는 근무 기록과 회사의 운영 자료가 보여 준다.

그래서 증기기관의 사회적 변화를 읽을 때에는 질문을 둘로 나누는 편이 좋다. 기계가 어떤 손실을 줄이고 어떤 일을 가능하게 했는가. 그 능력을 누가 어떤 일정과 규칙 아래 사용했는가. 전자는 설계와 실험의 문제이고, 후자는 제도와 사람들의 선택까지 포함한다. 둘을 연결하는 일은 필요하지만 하나를 다른 하나의 설명으로 바꿔 넣을 수는 없다.

빠르게 할 수 있게 된 뒤에 남는 선택

분리 응축기의 역사를 보면 기술이 바꾼 구체적인 조건을 찾을 수 있다. 공장법의 기록을 보면 그 조건 아래 사는 사람들의 시간이 별도로 다뤄졌다는 사실도 보인다. 실린더의 열 손실을 줄이는 일에는 온도를 나누는 설계가, 어린이의 노동시간을 제한하는 일에는 법의 적용 범위와 감독관의 집행력이 필요했다. 절약하려는 대상에 따라 필요한 수단도 달랐다.

오늘 새로운 자동화 장치가 일을 줄여 준다는 말을 들을 때에도 같은 질문이 유효하다. 무엇을 줄였는지, 남은 작업은 누구에게 갔는지, 절약된 시간을 누가 결정할 수 있는지 확인해야 한다. 빠르게 할 수 있다는 능력과 서두르지 않아도 되는 삶은 서로 다른 성과다.

증기기관의 피스톤은 정해진 구조에 따라 움직인다. 그 기관을 사용하는 사회의 하루는 설계도 밖에서도 정해졌다. 기계의 역사에 공장법을 나란히 놓는 이유는, 연료를 아끼는 발명과 인간의 시간을 지키는 일을 각각 제 이름으로 부르기 위해서다.