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수중 터널에 관한 역사적으로 중요한 문제를 해결했다.

프랑스 해군에서 6년을 보내고 1793년 혁명의 와중에 있는 프랑스로 돌아왔다. 그는 왕을 지지했기 때문에 몇 달 안 되어 축출되어 미국으로 도망갔고, 거기서 뉴욕의 기사장 자리를 얻었다. 스타튼 아일랜드와 롱 아일랜드를 이어주는 해협의 방어물을 개선했으며, 무기고와 대포 주물공장을 건설했다.

워싱턴 D. C.에 세워질 새 국회의사당 설계 공모에 당선되었지만 경제적인 이유 때문에 다른 설계가 채택되었다. 브뤼넬은 배의 받침대를 손으로 만드는 대신 기계를 써서 만드는 방법을 완성했으며, 영국 정부에 그의 계획을 제시하기 위해 1799년 배를 타고 잉글랜드로 건너갔다. 영국 정부가 그의 계획을 받아들여 그는 포츠머스 조선소에서 기계들을 설비하는 책임을 맡게 되었다. 10명이 운전하는 43개의 기계들로 이루어진 이 설비가 완성되자, 100명도 더 되는 사람들이 수공으로 만들었던 이전의 기계보다 더 견고하고 성능이 뛰어난 받침대들을 생산할 수 있게 되었다. 포츠머스의 설비는 완전 기계화 생산의 초기실례를 보여 주었다.

왕성한 발명가였던 브뤼넬은 나무를 톱질하고 구부리는 기계, 구두 만드는 기계, 양말 짜는 기계, 인쇄기를 설계했다. 1814년 동업자의 재정 운영 실패에 화재까지 겹쳐 런던 배터시에 있는 그의 제재소(製材所)는 거의 다 파괴되었고 회사는 파산했다. 이어서 1815년 갑자기 평화가 회복되면서 그의 군화공장에서 생산한 물건들을 정부에서 받아들이기를 거부하자 1821년 빚 때문에 감옥에 갇히게 되었다.

몇 달 지난 뒤에 정부는 브뤼넬의 친구들에게 그의 석방을 위해 5,000파운드의 보조금을 주었다. 그는 토목기사로도 일했으며, 그가 설계한 것 가운데는 일드부르봉 현수교와 리버풀에 세워진 최초의 부동잔교(浮動棧橋：배를 부두에 댈 수 있도록 만들어진 구조물로서 떠서 움직일 수 있는 것)가 포함되어 있다. 1818년 함수(含水) 지층에서도 안전하게 터널을 만들도록 해주는 도구인 터널링 실드를 고안해서 특허를 얻었다(→ 터널링 실드). 1825년 로더히드와 웨핑 사이의 템스 강 아래를 지나가는 터널 공사가 브뤼넬식 설계로 시작되었다. 전례가 없었던 이 공사는 자금 부족으로 인해 공사가 7년 동안 중단되기도 한 끝에 1842년 완공되었다. 그는 공학에서의 공훈을 인정받아 1841년 기사작위를 받았다.