먼지를 빨아들이는 청소부의 발명 | 진공청소기 특허 이야기
특허로 읽는 발명 이야기 · No.011 · 우리 집
'위잉~' 소리와 함께 먼지를 쏙쏙 빨아들이는 진공청소기. 지금은 집집마다 있지만, 120년 전에는 사람 몇 명이 끄는 마차만 한 기계였어요. 그런 청소기를 한 사람이 밀고 다닐 수 있게 만든 사람은 백화점 청소부였어요.
먼지 때문에 기침을 달고 살던 그가 만든 1908년 특허를 열어 볼까요?
먼지를 털기만 하던 시절
옛날에는 카펫을 밖에 걸어 놓고 막대로 두들겨 먼지를 털거나, 솔이 돌아가는 카펫 쓸개(carpet sweeper)로 쓸었어요. 그런데 이렇게 하면 먼지가 공기 중에 풀풀 날렸지요.
1900년대 초에는 먼지를 빨아들이는 기계도 있었지만, 엔진이 달린 커다란 기계를 마차에 싣고 다니며 긴 호스를 창문으로 집어넣는 방식이었어요. 집에 한 대씩 두기는 어려웠지요.
천식에 시달린 청소부, 제임스 스팽글러
제임스 머리 스팽글러는 미국 오하이오주 캔턴의 한 백화점에서 밤마다 청소를 했어요. 그런데 그는 천식이 있어서, 카펫을 쓸 때 날리는 먼지에 기침이 심해졌대요. 그래서 먼지를 날리지 않고 빨아들이는 기계를 직접 만들기로 했어요.
전해지는 이야기에 따르면, 첫 시제품은 비누 상자에 선풍기 전동기를 달고, 빗자루 막대를 손잡이로, 베갯잇을 먼지 주머니로 썼다고 해요. 이 이야기는 여러 가지로 전해져서 정확한 모습은 알기 어렵지만, 손에 잡히는 재료로 만든 것만은 분명해 보여요.
특허 들여다보기
| 특허번호 | 미국 특허 제889,823호 |
| 이름 | Carpet Sweeper and Cleaner (카펫 쓸개 겸 청소기) |
| 발명자 | 제임스 M. 스팽글러 (James M. Spangler, 미국) |
| 출원 → 등록 | 1907년 9월 14일 → 1908년 6월 2일 |
| 원문 | Google Patents에서 보기 |
스팽글러의 청소기는 세 부분이 한 몸으로 이어져 있어요.
- 팬 상자(①) 위에 전동기(②)가 앉아 있어요. 전동기가 팬을 돌리면 바닥의 구멍(⑭)으로 공기를 빨아들여요.
- 앞쪽 덮개(⑱) 안에는 도는 솔(⑫)이 있어요. 전동기의 힘이 톱니바퀴를 거쳐 솔까지 전해져요.
- 뒤쪽으로 나가는 통로(㉘)는 손잡이에 매단 먼지 주머니(㉗)로 이어져요.
설명서에는 전선을 감아 두는 릴(㉒)과 되감는 용수철까지 그려져 있어요. 한 사람이 밀고 다니며 쓸 수 있도록 꼼꼼히 신경 쓴 거예요.
원리는 이래요. 솔이 돌면서 카펫 속 먼지를 털어 올리면, 팬이 그 먼지를 공기째 빨아들여요. 먼지가 섞인 공기는 통로를 지나 천 주머니로 들어가는데, 공기는 천의 촘촘한 구멍을 빠져나가고 먼지만 주머니에 남아요.
청구항 한 줄 풀이
"가운데 바닥에 구멍이 있는 팬 상자, 그 앞으로 길게 뻗은 덮개 속의 솔, 옆 구멍에 단 먼지 주머니, 그리고 솔을 돌리는 장치를 하나로 묶은 청소기."
첫 번째 청구항의 핵심만 풀어 썼어요.
미국 특허 제889,823호 원본 도면 (출처: Google Patents)
후버 청소기가 되기까지
스팽글러는 사촌 수전 후버에게 청소기를 보여 주었어요. 수전은 이 청소기가 마음에 쏙 들었고, 남편 윌리엄 H. 후버는 1908년 특허를 사들여 회사를 세웠어요. 스팽글러는 그 회사에서 계속 일했지요. 이렇게 해서 '후버(Hoover)'는 진공청소기의 대명사가 될 만큼 유명해졌어요.
요즘 청소기는 전선 없는 무선 청소기, 혼자 돌아다니는 로봇 청소기까지 다양해요. 하지만 '솔로 털고, 팬으로 빨고, 주머니나 통에 모은다'는 기본 순서는 스팽글러의 청소기와 같아요.
발명 기법 카드
더하기 — 카펫 쓸개(도는 솔)에 전동기와 빨아들이는 팬을 더했어요.
모양 바꾸기 — 마차만 하던 흡입 기계를 한 사람이 미는 작은 기계로 바꿨어요.
생각해 보기
질문 먼지 주머니를 비닐봉지로 바꾸면 청소기가 잘 작동할까요? 공기는 어디로 빠져나가야 할까요?
도전 과제 페트병 두 개와 빨대, 휴지로 '입으로 빠는 미니 청소기'를 만들어 보세요. 휴지는 어디에 끼워야 먼지가 입으로 들어오지 않을까요? (어른과 함께, 고운 가루 대신 종이 조각으로 실험하세요.)
다음 편 예고 난로 대신 전기로 데우는 전기다리미 특허를 열어 봐요 →
참고: 미국 특허 US889,823 원문(Google Patents), 위키백과 'James Murray Spangler'. 첫 시제품 이야기는 전해지는 이야기입니다. 그림은 특허 도면을 바탕으로 쉽게 다시 그렸습니다.
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