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그러한 장치는 열역학 제1법칙과 제2법칙이 지배하는 조건에서는 불가능하다. 영구운동을 현실세계에서 만들어내는 것은 불가능하지만 수백 년 동안 많은 발명가와 일반대중을 매료시켰다. 영구운동에서 영원히 자유롭고 무한한 힘의 원천을 찾을 수 있다는 기대감이 엄청난 대중적 반향을 불러일으킨 것이다.

영구운동이 열역학법칙에 위배되어 실현될 수 없다는 사실에도 불구하고 수많은 발명가와 호사가들은 열역학법칙을 깨뜨리고 나아가 무시해보려고 오랫동안 다양한 시도를 해왔다.

기본적으로 영구운동장치에는 3가지 종류가 있다. 첫번째 종류는 처음의 운동상태를 유지하는 데 필요한 양보다 많은 에너지를 낙체나 회전체로부터 얻을 목적으로 만든 장치이다. 그중에서 가장 오래되고 일반적인 것은 불균형 바퀴이다. 전형적인 것은 수직으로 장치된 바퀴들의 바깥 테에 움직일 수 있는 팔들이 붙은 형태이다. 바퀴의 한쪽에 달린 접힌 팔로부터 다른 한쪽의 완전히 쭉 뻗은 팔로 회전하는 무게를 전달하도록 기다란 통이 놓여 있다. 그 무게가 쭉 뻗은 팔의 끝에서 다른 한쪽의 접혀져서 회전축에 보다 가깝게 위치한 팔들을 들어올리는 데 필요한 힘보다 더 큰 하향력을 발취해야 한다는 것이 이 장치의 절대적 가정이다.

이 가정은 어느 일정한 계(係)의 전체 에너지는 항상 일정하다는 에너지 보존법칙인 열역학 제1법칙에 위배된다. 이 첫번째 장치는 13세기 프랑스의 건축가인 빌라르 드 온쿠르가 고안했고 실제장치는 에드워드 서머싯, 우스터 공작 2세(1601~67), 그리고 오르피레우스(1680~1745)로 알려진 장 에르네스트 엘리 베슬러 등이 만들었다. 위의 장치들은 장시간 동안의 운동으로 많은 사람들에게 인상적인 시사점들을 남겼지만 영원히 운동을 계속할 수는 없었다.

1618년 영국의 물리학자인 로버트 플러드 등이 열역학 제1법칙을 뒤엎고 영구운동을 실현시키기 위해 폐쇄주기 수차를 고안했다. 플러드는 물이 수차바퀴를 지나면서 만들어낸 에너지가 아르키메데스 나선식 펌프로 물을 다시 끌어올리는 데 필요한 에너지보다 클 것이라는 잘못된 가정을 세우고 있었다.

2번째 종류의 영구운동 기계는 열을 일로 바꾸는 과정에서 반드시 에너지 손실이 있다는 열역학 제2법칙에 위배된다. 이런 장치 중에서 가장 주목할 만한 것은 워싱턴 D. C.에 살던 존 감지가 발전시킨 영원동기(zeromotor)이다.

3번째 종류의 영구운동 기계는 기계적 마찰과 전기적 저항을 완전히 제거한다는 가정에 서 있는 것들이다. 사실 그러한 저항들을 극소화할 수는 있지만 에너지를 추가하지 않고서는 완전히 제거할 수는 없다. 초전도체를 한 예로 들 수 있다. 초전도체는 20K 정도의 낮은 온도에서 전기저항이 완전히 없어진다. 그러나 불행하게도 낮은 온도를 유지시키기 위해 소비되는 에너지가 초전도체로부터 얻을 수 있는 에너지보다 많다. 또다른 영구운동 기계들이 많이 고안되었으나 모두 에너지의 원천에 대한 잘못된 이해에 근거를 두고 있었다. 그 한 예가 온도변화나 기압변화를 이용한 자동시계다. 그러나 그것은 지구상의 태양 에너지를 이용한 것이므로 영구운동 기계가 아니다.

프랑스 과학 아카데미는 1775년 이래 영구운동 기계를 발명했다는 사람들의 주장을 무시했으며, 다른 나라의 과학연구기관이나 정부기구들도 그러한 주장을 신뢰하지 않게 되었다.