청소기는 전동기의 전기 에너지에 의한 공기의 압력차를 이용해 티끌과 먼지를 흡수하는 청소 기구이다. 내부를 진공 상태에 가깝게 만들어 흡입력을 발생시키는 원리를 사용하므로 '진공청소기'라고도 부른다. 바닥, 카펫, 가구, 차량 내부 등 다양한 표면의 먼지와 이물질을 제거하는 데 사용되며, 가정용과 상업용·산업용으로 구분된다.
역사
청소기는 카펫 청소기(carpet sweeper)와 수동 진공 청소기로부터 발전하였다. 최초의 수동 모델은 1860년대에 개발되었다. 1860년 미국 아이오와주 출신의 대니얼 헤스(Daniel Hess)가 회전 브러시와 풀무(bellows)로 흡입력을 만드는 '카펫 청소기'를 고안했고, 1868년에는 이브스 매개피(Ives W. McGaffey)가 손으로 크랭크를 돌려 팬을 구동하는 '휠윈드(Whirlwind)'를 발명하였다. 초기 모델들은 모두 수동 방식이었으며 규모가 크고 사용이 불편하여 널리 보급되지는 못하였다.
1901년, 영국의 엔지니어 허버트 세실 부스(Hubert Cecil Booth, 1871–1955)는 기존의 '바람을 불어 먼지를 치우는' 방식이 아니라 공기를 빨아들이는 흡입 방식의 실용적인 진공청소기를 개발하였다. 부스는 외부에서 관찰한 미국식 송풍식 청소기의 시연을 보고 오히려 공기를 빨아들이는 방식이 위생적으로 적합하다고 판단하여, 손수건을 필터로 삼아 입으로 먼지를 빨아들이는 실험을 통해 원리를 입증한 것으로 알려져 있다. 그가 개발한 '퍼핑 빌리(Puffing Billy)'라고 불린 초기 모델은 내연기관으로 구동되었고 마차가 끌고 다니며 호스를 창문을 통해 집 안에 넣어 청소 서비스를 제공하는 방식이었다. 이 기계는 1901년 에드워드 7세 대관식 전 웨스트민스터 사원의 카펫 청소에 사용되기도 하였다.
1907년, 미국 오하이오주의 백화점 관리인 제임스 머레이 스팽글러(James Murray Spangler, 1848–1915)가 선풍기 모터, 비누 상자, 베갯잇 등을 이용해 최초로 휴대 가능한 전기 진공청소기를 발명하고 1908년 특허를 취득하였다. 이후 같은 해 윌리엄 헨리 후버(William Henry Hoover, 1849–1932)가 해당 특허권을 구매하여 개량·상업화함으로써 '후버(Hoover)'라는 브랜드로 진공청소기가 가정 시장에 널리 보급되기 시작하였다. 영국 등 일부 국가에서는 오늘날까지도 진공청소기를 '후버(hoover)'라고 부르기도 한다.
제2차 세계대전 이후 청소기는 중산층 가정에 널리 보급되었으며, 20세기 후반에는 필터 없는 사이클론 분리 방식, 중앙 집진식 청소 시스템, 충전식 휴대용 청소기 등이 등장하였다. 1990년대에는 제임스 다이슨(James Dyson)이 사이클론 분리 방식의 무포(無布) 진공청소기를 대중화하였다. 1990년대 후반부터는 스스로 주행하며 청소하는 자율 로봇 청소기가 개발되어 2001년 스웨덴 일렉트로룩스(Electrolux)가 최초의 상용 로봇 청소기 '트릴로바이트(Trilobite)'를 출시하였다.
작동 원리
청소기의 핵심 원리는 공기의 압력 차이다. 팬(프로펠러)을 전동기로 고속 회전시켜 기계 내부의 공기를 밖으로 배출하면 내부 압력이 낮아져 진공에 가까운 상태가 된다. 이때 외부 대기압이 내부 압력보다 높아지는 차이로 인해 흡입력이 발생하며, 먼지와 이물질이 공기와 함께 흡입구와 호스를 통해 기계 내부로 유입된다. 유입된 공기는 필터를 통과하며 먼지를 걸러낸 뒤 배출된다.
구조
청소기의 주요 구성 요소는 공기 흡입구, 전동기, 프로펠러(회전 날개), 필터, 먼지 수집용기(먼지받이 또는 먼지봉투), 케이스, 배기구 등이다. 흡입구는 장소와 표면에 따라 다양한 솔(브러시)을 장착하여 사용할 수 있으며, 플라스틱 관과 유연한 고무 호스로 본체와 연결된다.
종류
청소기는 구조와 용도에 따라 여러 유형으로 구분된다.
- 업라이트형(upright): 청소 헤드에 손잡이와 먼지 수집부가 붙어 있는 세워서 사용하는 형태로, 북미·영국 등에서 주로 사용된다.
- 캐니스터형(canister): 모터와 먼지 수집부가 바퀴가 달린 별도의 본체에 있고, 유연한 호스로 청소 헤드와 연결되는 형태로, 유럽 시장에서 주로 사용된다.
- 스틱형(stick): 가볍고 슬림한 손잡이 형태의 무선 청소기로, 최근 가정용 시장에서 널리 보급되어 있다.
- 핸드헬드형(handheld): 소형으로 손에 들고 사용하며, 자동차 내부나 좁은 공간 청소에 적합하다.
- 드럼형/샵백(shop vac): 원통형의 대형 산업용 청소기로, 건식뿐 아니라 습식(물)까지 흡입할 수 있는 모델이 있다.
- 백팩형(backpack): 등에 매고 사용하는 상업용 청소기로, 넓은 면적을 빠르게 청소할 수 있다.
- 로봇 청소기: 자율 주행 기능을 갖추고 바닥을 스스로 청소하는 기기로, 가정용·상업용 모델이 있다.
- 중앙 집진식(central): 건물 벽면에 설치된 흡입구와 파이프로 연결되어 모터와 필터가 별도의 중앙 장소에 위치하는 방식이다.
성능 지표
청소기의 성능은 공기 흡입량(리터/초 또는 CFM), 흡입력(압력 차, 파스칼 또는 인치 수주), 입력 소비 전력(와트), 공기출력(AW, airwatt) 등의 지표로 측정된다. 유럽연합(EU)에서는 에너지 효율 규제에 따라 고출력 청소기의 제조·판매를 제한한 바 있다.
어원
'청소기'는 '청소(淸掃)'에 '기구(器具)' 또는 '기계(機械)'의 의미를 지닌 한자어 '기(機)'가 결합된 말로, '청소하는 기구'라는 뜻이다. '진공청소기(眞空淸掃機)'라는 명칭은 기기 내부가 진공에 가까운 저압 상태가 되어 흡입력이 발생한다는 작동 원리에서 유래하였다. 영어 'vacuum cleaner'는 1901년 부스의 발명품을 판매하기 위해 설립된 영국 회사가 당시 발행한 첫 사업계획서에서 처음 사용된 용어로 알려져 있다.
현황
현대의 청소기는 무선화, 경량화, 흡입력 강화, 미세먼지 여과 성능(HEPA 필터 등), 로봇 자율 주행, 스마트폰 연동 등 지속적인 기술 발전을 통해 진화하고 있다. 사이클론 방식, 물 여과 방식 등 다양한 먼지 분리 기술이 사용되며, 습식 겸용, 물걸레 겸용 등 다기능 제품도 출시되고 있다.
