잡학사전 43: 지우개는 어떤 원리로 지워질까?

1. 연필로 어떻게 글씨를 쓸까?

이 글에서는 연필이 글씨를 쓰는 원리를 탐구하고, 연필심의 구성과 경도의 차이가 필기에 어떤 영향을 미치는지 알아봅니다.

연필의 작동 원리

연필은 흑연을 주재료로 사용하여 글씨를 쓸 수 있는 도구입니다. 흑연은 탄소 원자가 결합하여 만들어진 평면 구조의 결정체로, 쉽게 벗겨지고 부서지기 때문에 종이 위에서 마찰을 일으킬 때 부스러져 남아 글씨를 형성합니다.

흑연의 특성

• 흑연의 구조: 흑연은 미끄러운 층으로 구성되어 있으며, 이 층들 사이의 약한 결합 덕분에 쓰기 쉽습니다.
• 색과 질감: 흑연의 양이 많을수록 연필심은 더 부드럽고 진한 색을 남깁니다.

연필심의 경도

연필심의 경도는 흑연과 점토의 비율로 조절됩니다. 흑연이 많을수록 연필심은 부드럽고 진하게 쓰이며, 점토의 비율이 높아질수록 심은 단단해지고 연하게 쓰입니다.

• 경도 범위: 가장 부드러운 6B에서 가장 단단한 9H까지 다양한 경도가 있으며, 이는 흑연과 점토의 비율에 따라 결정됩니다.
• 용도에 따른 선택: 미술이나 드로잉에는 보통 부드러운 심이 선호되고, 기술적인 그림이나 정밀한 작업에는 단단한 심이 유리합니다.

연필의 역사와 발전

• 연필의 이름 유래: 연필이라는 이름은 본래 납(lead)으로 만들어진 '연필'에서 유래했습니다. 초기에는 은색 심을 사용하였으나, 오늘날은 흑연을 사용합니다.
• 현대 연필의 발전: 연필 기술은 시간이 지남에 따라 발전하여 다양한 용도와 스타일의 연필이 개발되었습니다.

결론

연필은 그 간단한 구조에도 불구하고, 필기, 그림 그리기, 그리고 기타 많은 창조적 활동에 필수적인 도구입니다. 연필심의 경도를 이해하고 적절히 선택하는 것은 해당 작업의 품질을 크게 향상할 수 있습니다. 연필의 기술적인 측

면을 이해하는 것은 이러한 일상적인 도구를 더 효과적으로 사용하는 데 도움이 됩니다.

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2. 지우개는 어떤 원리로 지워질까?

이 글에서는 일반적인 고무 지우개와 특수한 모래 지우개가 어떻게 작동하는지 설명하며, 지우개 기술의 발전과 종류에 대해 알아봅니다.

지우개의 작동 원리

지우개는 연필로 쓴 글씨를 지우는 데 사용되는 도구로, 흑연 알갱이를 종이 표면에서 효과적으로 제거하는 기능을 합니다. 연필로 쓴 글씨는 흑연이 종이 표면에 약간의 압력으로 눌려 붙는 것이기 때문에, 지우개를 사용하면 이 알갱이들을 떼어낼 수 있습니다.

고무지우개

• 흑연 흡수: 고무지우개는 문질러서 종이 표면의 흑연을 흡수하고 엉키게 합니다. 이 과정에서 지우개 자체도 마모되며, 지우개 부스러기로 남는 흑연과 고무의 작은 입자들이 생깁니다.
• 물리적 제거: 고무의 부드러움과 유연성은 흑연 입자를 물리적으로 붙잡아 끌어내는 데 도움을 줍니다.

모래 지우개

• 종이 깎기: 볼펜이나 만년필로 쓴 글씨는 잉크가 종이 섬유에 스며들기 때문에 일반적인 지우개로는 제거하기 어렵습니다. 모래 지우개는 까슬한 질감을 이용해 종이 표면 자체를 약간 깎아내며 잉크를 제거합니다.
• 적용 범위: 이러한 지우개는 문서나 미술 작업에서 실수를 수정할 때 사용되며, 사용 후 종이 표면이 거칠어질 수 있습니다.

지우개의 발전

• 플라스틱 지우개: 현대에는 고무 대신 플라스틱 재료를 사용하는 지우개도 많이 사용됩니다. 플라스틱 지우개는 더 깨끗하고 효율적으로 흑연을 제거할 수 있으며, 사용 후에도 깔끔한 모양을 유지합니다.
• 다양한 색상과 형태: 현대의 지우개는 다양한 색상과 형태로 제공되며, 사용자의 취향과 필요에 맞게 선택할 수 있습니다. 특히, 꼬질꼬질한 모양을 유지하지 않고 깔끔하게 사용할 수 있는 검은색 지우개도 인기가 있습니다.

결론

지우개는 비교적 간단한 원리로 작동하지만, 다양한 유형의 필기도구에 따라 여러 형태로 발전해 왔습니다.

연필 글씨를 지우는 고무지우개부터 잉크를 깎아내는 모래 지우개까지, 각기 다른 방식으로 작동하여 필기도구의 실수를 효과적으로 수정하는 역할을 합니다. 이러한 지우개는 학교, 사무실, 미술 활동 등 다양한 환경에서 필수적인 도구로 자리 잡고 있습니다.

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3. 물감은 무엇으로 만들까?

이 글에서는 물감이 만들어지는 기본 원리와 사용되는 다양한 재료의 역사를 탐구하며, 각각의 물감 유형이 어떤 접착제를 사용하는지 설명합니다.

 

물감의 기본 구성

물감은 색을 내는 가루와 접착제로 구성되어 있습니다. 이 두 요소가 결합하여 물감이 종이나 캔버스에 부착될 수 있도록 합니다.

색을 내는 가루

• 고대의 재료: 역사적으로 물감의 색소는 자연에서 얻은 재료로 만들어졌습니다. 진흙, 숯, 조개껍데기, 곤충 및 보석과 같은 자연 재료가 색소로 사용되었습니다.
• 현대의 재료: 오늘날에는 합성 색소를 포함한 다양한 화학 약품이 물감 제작에 사용됩니다. 이는 더 다양하고 풍부한 색상을 제공하며, 색의 안정성과 내구성을 개선합니다.

접착제의 사용

• 수채 물감: 아라비아고무가 흔히 사용되는 접착제입니다. 이는 물에 쉽게 녹아 수채화 작업에 이상적입니다.
• 아크릴 물감: 아크릴 물감에는 합성수지가 접착제로 사용되며, 빠르게 건조되고 방수 기능이 있어 다양한 표면에 사용할 수 있습니다.
• 유화 물감: 유화 물감은 건성유를 접착제로 사용하여, 더 두껍고 풍부한 텍스처를 제공합니다.

물감의 역사적 발전

• 고대 사용법: 고대 인류는 동굴 벽화를 그릴 때 주변에서 쉽게 구할 수 있는 자연 재료를 활용했습니다.
• 중세 및 르네상스: 예술가들은 더 세밀하고 다채로운 표현을 위해 특정 물질을 선호하기 시작했습니다. 예를 들어, 17세기 네덜란드의 화가 얀 페르메이어는 라피스 라줄리를 사용하여 뛰어난 파란색을 그의 작품에 사용했습니다.
• 현대 물감: 현대에는 색상의 다양성과 내구성을 위해 화학 색소와 합성 접착제가 널리 사용됩니다.

결론

물감의 발전은 예술의 역사와 밀접하게 연결되어 있습니다. 고대의 자연 재료에서 현

대의 고도로 발전된 화학 물질에 이르기까지, 물감은 예술 작품을 창조하는 데 중요한 역할을 해왔습니다. 각 시대와 문화가 선택한 재료는 그 시대의 기술적, 예술적 선호를 반영합니다. 물감의 발전은 계속해서 예술의 가능성을 확장시키고 있습니다.

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4. 풀을 바르면 왜 종이가 붙을까?

이 글에서는 일상적으로 사용되는 풀이 종이와 어떻게 상호작용하여 물체를 붙이는지 그 원리를 설명하고, 풀의 역사적 배경과 현재 사용되는 재료에 대해 탐구합니다.

풀의 기본 원리

풀은 주로 전분과 물의 혼합물로 이루어져 있으며, 이 두 성분이 서로 상호작용하여 접착 효과를 발휘합니다. 풀을 종이에 바르면 풀 속의 전분 분자가 종이의 섬유와 결합하고, 물이 증발하면서 전분이 굳어져 접착력이 생깁니다.

전분의 역할

• 접착제로서의 기능: 전분은 접착제로 사용될 때, 종이의 울퉁불퉁한 표면과의 미세한 공간을 채우며, 굳어지면서 물체들을 서로 붙잡습니다.
• 굳어지는 과정: 풀이 마르면서 전분 입자들이 서로 뭉치고, 이 과정에서 더 강한 결합을 형성하여 물체가 붙게 됩니다.

풀과 종이의 상호작용

• 분자 간 인력: 풀을 종이에 바르면 풀의 분자와 종이의 섬유 사이에는 인력이 작용하여 두 물질이 서로 달라붙습니다.
• 물리적 및 화학적 결합: 풀이 마르면서 종이 섬유와의 물리적 및 화학적 결합이 이루어지며, 이는 접착력을 더욱 강화시킵니다.

풀의 역사적 발전

• 초기 사용법: 옛날에는 밥을 으깨거나 쌀을 갈아 끓여 만든 풀을 사용했습니다. 이러한 전통적 방법은 종이나 옷감을 붙이는 데 사용되었습니다.
• 현대의 전분 풀: 현대에는 전분을 기반으로 한 풀 외에도 다양한 합성 접착제가 개발되어 사용되고 있습니다.

풀 사용의 다양성

• 학교와 예술 작업: 전분 풀은 학교 교육과 예술 작업에서 널리 사용됩니다. 이는 풀이 비독성이며 사용이 간편하기 때문입니다.
• 산업용 접착제: 강력한 산업용 접착제도 전분을 기반으로 하는 경우가 많으며, 더 강한 접착력을 필요로 하는 작업에 적합합니다.

결론

풀은 그 간단한 구성에도 불구하고 강력한 접착 효과를 발휘합니다. 전통적인 방법에서 현대의 화학 기술에 이르기까지 풀의 발전은 다양한 분야에서 중요한 역할을 해왔으며, 앞으로도 계속 그 가치를 인정받을 것입니다. 이해와 적절한 사용을 통해, 풀은 일상생활과 산업에서 더욱 유용하게 활용될 수 있습니다.

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5. 분필로 어떻게 칠판에 글씨를 쓸까?

이 글에서는 분필이 칠판에 글씨를 쓸 수 있는 기본 원리를 탐구하고, 다양한 유형의 분필과 그 제작 과정에 대해 자세히 알아봅니다.

분필의 작동 원리

분필로 글씨를 쓰는 과정은 간단하지만 효과적입니다. 분필이 칠판에 글씨를 쓸 수 있는 것은 마찰과 부서지는 성질 때문입니다.

마찰을 통한 글씨 쓰기

• 마찰 생성: 칠판은 매끈해 보이지만 미세한 구조로 거칠게 되어 있습니다. 분필을 칠판에 눌러 문지르면, 이 거친 표면과 분필 사이의 마찰로 인해 분필이 부서집니다.
• 분필 가루의 부착: 부서진 분필 가루가 칠판의 거친 표면에 들러붙어 글씨가 형성됩니다. 이 과정에서 생성된 분필 가루가 글씨의 형태를 만들어냅니다.

분필의 주요 재료

분필의 주재료는 석회석(탄산칼슘)이며, 이는 분필을 제작하는 과정에서 가공됩니다.

• 석회석의 사용: 분필은 주로 석회석을 가공하여 만들어집니다. 석회석은 가공하기 쉽고 자연적으로 흰색을 띠기 때문에 이상적인 분필 재료입니다.
• 형광 분필과 특수 분필: 일반 분필 외에도 형광 분필이나 내수성 분필과 같은 특수 분필도 존재합니다. 이러한 분필은 특정 용도에 맞게 개발되었으며, 더욱 눈에 띄는 글씨를 쓸 수 있습니다.

분필 사용의 역사

분필은 19세기 초 영국에서 처음 사용되기 시작했으며, 원래 건축 재료로 사용되던 석회석에서 유래했습니다.

• '백묵'의 유래: 분필은 과거에 '백묵'이라고 불렸으며, 이는 그 흰색 때문에 붙여진 이름입니다.
• 칠판의 색 변화: 과거에는 검은색 칠판이 주로 사용되었지만, 현대에는 눈의 피로를 덜기 위해 초록색 칠판이 널리 사용됩니다.

결론

분필과 칠판은 교육의 상징적 도구로, 간단한 원리로 복잡한 개념을 전달하는 데 큰 역할을 합니다. 분

필의 기본적인 작동 원리를 이해하는 것은 교육과 커뮤니케이션 도구로서 그 가치를 더욱 높일 수 있습니다. 분필과 칠판의 상호작용은 간단하지만 매우 중요한 교육 기술을 제공하며, 교실에서 빼놓을 수 없는 필수 요소입니다.

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참고 - 과학잡학사전 통조림