증기기관은 영국의 토머스 세이버리가 1689년 광산 배수라는 문제를 해결하기 위해 '광부의 친구'라는 증기 펌프를 특허냈으며, 1712년 뉴커먼은 피스톤 증기기관을 개발했습니다. 그런데, 피스톤 증기기관은 광산 배수에는 유용했지만 연료가 비싸거나 석탄 공급이 어려운 곳에서는 가성비가 떨어졌습니다.
1760년 제임스 와트가 이 문제를 파악하여 열손실을 줄이는 분리 응축기를 개발하였습니다. 뉴거먼 증기기관의 실린더를 매번 식혔다가 다시 가열해야 하는 문제를 해결하기 위해 분리 응축기를 도입했는데, 이를 통해 실린더는 뜨겁게 유지하고 별도의 응축기에 증기를 식혀 석탄 소비와 열 손실을 크게 줄였습니다. 또한 복동식 기관으로 피스톤의 양쪽에서 힘을 얻고 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 바꾸는 장치와 속도 조절 장치를 추가했습니다. 그 결과 증기 기관은 광산의 물 퍼올리는 용도에서 벗어나 방직기, 제분기 등 공장 기계로 사용하게 되었습니다.