다이아몬드, 절단 도구로 변신하다

EBS '다큐프라임-원더풀사이언스'

절단, 그 진화의 현장을 가다

커팅의 고정관념을 깨는 최신 절단기술 소개

방송 : 9월 4일(목) 밤 11시 10분 ~ 12시

연출 : 이석재 PD, 박환성 PD (016-258-6847)

우리가 지금 입고 있는 옷은 어떻게 만들어졌을까? 당장 저녁 식탁에 오를 음식들은? 살고 있는 집은? 자동차는? 컴퓨터는? 그 모든 것들을 만드는 과정에서 ‘절단’ 은 필수적인 요소다.

우리의 의식주에서 산업 전반에 이르기까지, ‘절단’ 기술과 연관이 없는 것은 찾아보기가 힘들다. 절단 기술은 사회와 산업을 유지하는 기본 기술이며, 생활의 변화, 산업 발달과 함께 그 기술력 또한 진화해왔다. 그렇다면 절단 기술은 어떻게 생겨났고. 지금 어디까지 와 있을까? EBS ‘다큐프라임-원더풀 사이언스’는 우리의 생활 속 그리고 기계, 공구를 이용한 절단에서 레이저, 초음파, 워터 절단에 이르기까지 절단 기술의 과학적 원리를 알아본다.

우리의 생활 곳곳에는 절단이 있다!

우리가 먹는 음식들, 하루 종일 끼고 사는 휴대전화, TV, 자동차, 배 심지어는 차가 다니는 도로와 집까지 그 무엇 하나 자르지 않고 만들어진 것은 없다. 절단의 대표적인 도구 칼.

매일 먹는 음식 속 식재료들은 먹기 좋은 크기로 잘려 있다. 칼은 어떻게 만들어지고, 어떤 원리로 물건을 자르는 것일까? 칼은 날카로울수록 잘 잘린다는 사실은 누구나 알고 있다. 물건을 더 쉽고 간단하게 자르는 칼이 발달하고 있다. 칼이라도 재질에 따라 물체를 더 쉽게 자르거나, 자르지 못하는 물체도 있다. 칼이 절단할 수 있는 것과 절단 할 수 없는 것의 차이는 왜 그럴까? 일상 속 절단 원리는 무엇이며, 우리에게 어떤 영향을 주는지 알아본다.

현대의 대표적인 절단 기술 - 다이아몬드

다이아몬드는 탄소 결정체로, 지구상에서 현재 존재하는 광물 중에서 가장 단단하다. 특히 결정면에 수직방향으로는 더욱 강도가 높다. 이러한 특성 때문에 다이아몬드는 공업용으로도 아주 중요하게 활용되고 있다.

청정무구한 무색투명함으로 세상에서 가장 아름다운 보석이라 찬사를 받는 다이아몬드, 이제 장신구에서 벗어나 산업현장부터 수많은 차들의 육중한 무게를 버텨내던 거대한 고가도로 철거 현장에 쓰이고 있다.

퇴계로와 왕십리를 연결하는 광희 고가도로가 지난 8월 1일 철거되기 시작했다. 폭 15m길이 487m의 거대한 고가 도로의 철거 과정에서 가장 중요한 것은 절단이라고 한다. 어떻게 절단하는가에 따라서, 작업의 속도도 달라지고, 먼지와 부산물로 인한 피해 또한 줄어든다고 한다. 거대한 광희 고가를 들어내는 결정적인 역할을 하는 것은 다이아몬드다.

다이아몬드가 절단 도구로 어떻게 사용되는지 산업 현장을 찾아가, 그 원리를 알아본다.

 

커팅의 고정관념을 깨는 새로운 절단기술

1> 물로 강철을 자른다!

가랑비에 옷 젖는 줄 모른다는 말이 있다.

가랑비처럼 가는 물줄기가 철도 자른다. 가늘지만 상상을 초월하는 압력으로 철을 잘라내는  워터젯! 마하 2 이상의 속도, 일초당 600~700미터로 달리는 속도로 물을 분사해 물체를 자른다. 해저 4만 미터에 들어갔을 때 느낄 수 있는 압력과 같은 크기인 것이다. 워터젯이 쓰이는 영역은 우리가 생각하는 것 이상이다. 단단한 철부터, 가죽, 음식을 자르는데까지 사용된다고 한다. 물로 물체를 자르는 원리는 무엇이며, 우리 생활 속 어디서 사용이 되는지 알아본다.

2> 소리가 절단을 한다 - 초음파 절단

수다를 떨다 접시가 깨진다! 라는 말을 우스갯소리로 한다. 진짜 소리로 유리를 깬다면?

사람이 들을 수 없는 소리 영역이 초음파이다. 초음파는 의료 기술에서는 오랫동안 사용되어왔다. 이제 의료 기술 뿐 아니라 절단 기술에도 사용이 되고 있다.

초음파 절단 원리는 무엇일까? 어디에 사용이 되고 있을까? 초음파 절단이 사용되는 현장을 찾아가 그 원리를 알아본다.

미래의 레이저 절단 기술

절단의 가장 최근의 기술은 빛이다. 세상에서 제일 강한 다이아몬드를 자를 때에도 레이저가 활용된다 정밀한 가공은 다이아몬드로 하지만, 다이아몬드를 크게 절단할 때에는 레이저만한 강력한 힘을 가진 소재가 없다고 한다. 이제 1000조분의 1초를 이용한 레이저 절단 기술도 등장했다. 머리카락보다 더 얇은 소재를 자르는 기술에 사용이 된다는 펩토초레이저 기술! 얇은 물체를 원하는 모양으로 잘려지는 것이 아니라 깨지기 쉽기 때문에 반도체나 TV를 만들 때 얇은 소재를 사용하는데 어려움을 겪었다. 이제 초박형 소재를 레이저로절단하는 기술이 우리 나라 연구팀에 의해 개발되었다. 또한 첨단 의료 장비에까지 레이저 절단 기술이 이용되고 있어, 치료 기술로의 발전으로 기대를 모으고 있다.

레이저 절단 기술의 현장을 찾아가 그 원리를 알아보고 미래의 레이저 절단 기술을 엿본다.