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고무기술의 학습 방법과 고무물성의 생각 방법
글쓴이 : 최고관리자 날짜 : 2012-05-16 (수) 08:26 조회 : 9377

고무기술의 학습 방법과 고무물성의 생각 방법

[“고무를 잘 사용하는 사람은 고무의 마음을 잘 아는 사람이다.”]

1. 고무 밴드(Band)에 관하여

내 책상 위에 몇 개의 포장용 고무 밴드가 있다. 투명하고 아름다운 이 순고무에 가까운 고무 밴드 제조기술은 보통 고무기술자라면 실제의 경험이 없더라도 대체로 짐작이 간다. 그러나 실제 문제로서 그것이 절단기의 능률을 높이고, 밴드끼리의 밀착을 방지하기 위한 고무의 경도라든지, 가황도, 특히 제품을 석유관에 투입하여 어떤 종류의 용제를 가하여 더글더글 뒤섞은 후 방치하고, 밴드의 체적증가와 얼마나 늘어나기 쉬운지를 재는 일종의 비법을 알고 있는 사람은 많지 않다.

고무에 한정하지 않고, 기술이라고 이름이 붙은 것은 대체로 이런 것으로, 그 방면의 책(어떤 책)에 쓰여 있는 기술은 표면적으로 명백히 간단한 사항이지만, 정작 실제문제에 부딪히면 책보다 몇 배나 복잡한 문제가 기다리고 있다.

다음에 이 고무 밴드에 관하여 가다한 실험을 해보자. 양손으로 강하게 인장시키면 투명한 고무가 하얗게 불투명하게 변한다. 이것은 무정형 물질인 고무가 신장에 의해 고무 미립자가 일정방향으로 배향하여, 규칙적인 구조, 즉 결정화로 변화한다. 그렇다면 어째서 불투명하게 되는가를 말한다면, 결정은 광학적 이방성이라 하여 그 굴절률이 방향에 따라 변한다. 즉 복굴절 현상을 일으키기 때문으로, 이것은 편광현미경이나, X선 회절사진으로 간단하게 증명될 수 있다. 또 이 신장을 천천히 하지 않고, 급격히(단열적으로) 하고, 이것을 입술에 데면 고무가 발열하는 것을 알 수 있다. 유명한 주울효과(Joule dffect)라고 하는 고무의 희귀한 특성의 하나로, 카본블랙 학자로 유명한 ウィ-ガンド(위간드)는 젊은 시절 이 성질을 반대로 이용하여 고무로 된 탈 것의 일종인 고무 원동기를 고안하였다. 즉 고무를 가열하여 신장시키고, 냉각하여 줄어드는 온도변화의 에너지를 회전력의 에너지로 변화시키는 천재적인 고무 물성의 응용 예이다.(자세한 것은 제 8 강)

신장된 결정화 고무 밴드를 차가운 물에 그대로 방치시켜 급냉하면 늘어난 채 그대로 몇 시간이라도 수축하지 않지만(결정 안정성), 온수에 넣으면 수축하여 원래의 투명한 고무로 환원된다(결정용융).

이상 주위의 고무에 관하여 겨우 물성의 한 부분을 참고까지 하여 설명을 시도한 것에 불과하다. 여러분이 간단한 포장 서비스 제품으로 쉽게 생각하고, 손쉽게 버려지는 한조각의 고무밴드라 하여도 인지하지 못한 기술의 고심, 흥미진진한 물성실험의 좋은 자료인 것을 알아 준다면 행복하겠다.

그러나 고무밴드를 제조하는 기술자 안에서 몇 명의 사람이 이 누구나 가능한 고무물성의 실험을 하고, 그 흥미있는 이론을 가공기술과 결합시켜 생각할 수 있을까? 우리는 고무밴드를 잘-빠르게-쉽게 만드는 것이 장사이고, 일이다 그렇게 조금 어려운 이론에는 관심이 없고, 필요도 없다고 말할지도 모른다. 그러나, 실례이지만 고등학교에서 대충 화학과 물리를 배운 고무기술자라면 나의 강의는 알 수 있도록 할 예정이기 때문에 불만 얘기는 나중에 다시 하는 것으로 하고, 대충 계속 읽어주었으면 한다.

2. 고무기술에 강해지는 방법

자신을 수련하는 시간 같지만, 고무기술의 학습방법에 대하여 나의 경험담을 조금 말하겠다. 최근 바쁜 세상을 반영하여 “영어에 강해지는 방법”이라든가 “독서술“이라든가 소위 How To의 책이 베스트셀러가 되고, 속성의 지름길을 좋아할 수 있다. 그러나 ”부자가 되는 비술“을 쓴 선생이 그다지 부자가 아닌 것 같이, 이 고무에 강하게 되는 병법을 말하지 못하는 나는 고무와 악전고투 할 뿐인 노병에 불과하다. 단지 실패의 수가 다른 사람보다 많은 만큼, 몸에 베어든 고무에 방심하지 않고, 고무의 정체는 알지 못한 채로 고무를 다루는 방법을 배운다는 것 보다 익숙해지자는 식으로 친하게 되기를 바라고 있는 것에 지나지 않는다. 손자식 용어를 쓰면 ”고무를 아는 자, 백전에서 위태롭지 않다“ 이겠죠.

공부를 하는 방법, 기술의 습득방법은 개인의 기호, 성격에 따라서 여러 가지의 나름의 방식이 있겠지만, 나 자신은 중학생 당시 수학에 대단히 약했지만, 당시 후지모리(藤森)가 쓴 [사고방법과 해법]의 덕분에 조금이나마 강해 졌던 것을 기억하고 있다. 이것이 생각나서, 이것을 고무기술과 물성에 응용해 보면 하는 착상이 떠올랐다.

고무기술에 국한되지 않고 어떤 기술이라도 이론과 실제가 양립한다. 두 가지를 완전히 안다면 그 것이야말로 괴물이 쇠방망이를 얻은 것 같은 강함을 발휘할 수 있겠지만 이것이 어려운 일 중에서도 어려운 일, 그 것이야 말로 천연고무와 합성고무의 반반배합과 같이 잘 되는 것 같은데 잘되지 않는다.

대학의 여러 선생들은 이론에 관하여 잘 알고 있다는 것에 이의를 달 것이 없겠지만, 고무제조의 실기로 들어가면 실례이지만 공원(工員)보다도 못하다. 그럴까라고 생각해보면 고무공장에서 몇 십년의 경험을 갖은 베테랑기술자는 스테레오 러버의 이론을 제안 받아도 그다지 흥미가 솟아나지 않는다. 맹점은 여기에 있다. 이론의 대가, 기술의 달인은 많이 있고, 이것을 목표하고 있는 분도 있겠지만, 한 줄의 새끼를 끊는 쉬운 고생은 아니다. 가령 그 목적이 달성되어 그것으로 정말 고무의 정체를 잡을 수 있었을까, 고무기술의 면허전수로 익숙해 졌을까라고 한다면 나는 이것을 의심한다. 관본무사시는 아니지만 이론과 실제의 두 개의 칼을 사용하는 것이 의외로 고무를 아는 지름길, 좀더 구체적으로 말하면 고무물성론을 롤의 위에서 생각하고, 가황프레스 옆에서 계산하는 방법--나의 응용고무물성론의 생각 법과 해결법이다.

고무탄성이라고 훌륭한 교과서적인 책이 있다. 이론의 설명, 전개에 관하여서는 그 분야에서 권위가 있지만, 유감스럽게도 고무기술과의 관계에 관하여 조금도 설명이 더해져 있지 않다. 저자는 그 책을 쓰기 전에 한 번이라도 고무공장을 보고, 고무공장에 있어서의 이른바 고무의 거동을 보았더라면, 좀더 고무기술자를 위한 것이 되지 않았을까 생각한다.

리올로지(Rheology, 유동학(流動學)·유변학(流變學)이라고도 한다. 기름·점토·수지·고무·유리·아스팔트·셀룰로스·녹말 등 화학적으로 복잡한 구조를 가지며 역학적으로는 고체와 액체의 중간성질을 나타내는 천연물질이나 합성물질에 대하여 그 점성·가소성·식소트로피(thixotropy: 물체가 외력에 의하여 연화와 경화를 반복하는 성질)·탄성·점탄성(粘彈性)·접착·마찰 등의 각종 성질을 다룬다. 이러한 성질은 물질의 구조나 그 분자 또는 원자 간의 힘과 밀접한 관계를 가지고 있다. 따라서 역학이나 물성론(物性論), 나아가서는 생물학·콜로이드화학·고분자학 등에 관련이 깊으며, 그들의 경계영역의 학문이라고 할 수 있다.)적인 고찰의 필요는 고무를 하는 사람이라면 누구라도 인정하는 순서이겠지만, 유감스럽게도 고무의 냄새가 적은 선생이 쓴 것은, 나 자신이 공부가 부족하고 머리가 나빠서 인지 아무래도 얼른 이해가 되지 않는다. 하지만 고무의 냄새가 나는 선생에게 등장을 부탁하고, 명료한 고무기술적 탄성론이나 리올로지를 설명하도록 한다면 이것은 또 이전의 순리론파 이상으로 고무를 다루는 사람을 매우 곤란하게 하는 말이다.

이상은 일본뿐만의 문제가 아니다. 기술이 진보한 외국의 선생에게 물어도 고무탄성은 머리 아픈 것이고, 리올로지도 또한 지금도 고무공장의 연구실이 일보도 진보하지 못하고 있다는 것을 자백하고 있다.

그러니 안심하기 전에 일본고무협회의 연구보고서를 몰라도 고무탄성론이나 리올로지에 모자를 벗어도 결코 비굴하게 되지 말아라. 요컨대 당연한 평범한 이론이라도 그 것이 현장의 고무기술자에게 자유자제로 연결되어 피드백될 때 당신은 한사람의 몫을 할 수 있는 자긍심이 높은 고무기술자이고, 리올로지스트이다. 타이쇼(たいしょう)시대는 지금과 달라 훌륭한 고무 선생이나 선배가 거의 없고, 고무협회와 같은 지도기관 등도 물론 없었다. 유일한 상담상대인 고무책도 원서뿐이고, 문자 그대로 사전과 서로간의 경쟁으로 영어공부인지 고무공부인지 알 수 없는 듯한 능률이 좋지 못한 고무공부로 시작되었다.

나의 최초의 교과서는 당시의 명저 C.O Webber의 "The Chemistry of India Rubber"(1919년)이었는데, 나는 이 고전으로 고무에 눈을 떴다고 해도 과언이 아니다. 조금 고무 기초가 만들어지자 주제넘게도 문헌조사를 하였지만, 당시는 현재와 같은 35mm 필름의 복사라든가, 복사기 등이 없었기 때문에 손에 Pen굳은살을 만들어 가면서 몇 일이 걸려 필기하는 것 외에 방법이 없었다. 지금 생각하면 상당한 헛고생을 한 것이지만, 모르는 사이에 참을성과 다소의 어학력을 익히는 것이 가능했던 것 같다. 무엇보다도 젊었을 때의 수업이 가장 중요하다 라고 하는 늙은이 냄새가 나는 설교가 시작된 듯 하다.

고무공장에 들어가도 비밀이 엄한 것은 지금은 상상이사이고, 배합사라고 하는 연금술사적 고무기술자들이 공장장 위에 군림하고, 제조기술자체가 비법이어서 가황관의 압력게이지 등도 숫자를 지우고, 빨간 선밖에 없는 예 등이 있었다. 학교를 졸업한 젋은 사람은 아무 것도 못하는 주제에 건방지게 이론만으로 지껄이면 냉대당하기 때문에 공원에게 지지 않으려고 보고 흉내내며, 배합제는 혀로 핥고, 가황은 이빨로 물어 뜯어 느꼈다. 그래서 고무기술 전반을 공장의 분위기를 피부로 느껴 얻는 기술을 자연히 배웠다.

이렇게 부모로부터 물려받은 시험기의 활용은 바꿔 말하면 소박한 고무를 보는 방법이고, 감이라고 하는 사람이 있을지 모르지만 고무물성탐구법의 제 1보였다. 그 후 본격적으로 고무 인장시험기 등을 쓰게 되어도 그 습관이 작동하여 절단시 순간의 발열온도에 있어서의 고무시료의 냄새나 소리, 촉진제의 종류 등 예상이 되는 재주도 배운 것이다.

외국에 나가, 시몬즈 선생으로부터 기술의 본격적인 공부하는 방법을 배웠지만, 고무기술은 롤 위에서 공부하라는 철칙대로, 짧은 시간 조차도 있으면 롤에 달라붙어 롤 위위 고무변화, 가루의 분산만을 가만히 바라보며 지냈다. 고무표면의 온도에 따른 미소한 신축, 가루가 롤 위를 회전하면서 끝으로 끝으로 이행하는 모습, 고무와 가루의 정전기적 흡인반발 등, 책에도 거의 씌어 있지 않은 복잡괴기한 광경에 가슴을 설레었던 것이었다. 미국사람은 단순히 깊은 맛이 없다고 자주 하지만, 기술자의 사물을 보는 방법, 생각 법으로는 일본사람과 같은 길을 걷고 있는 것 같은 기분이 든다.

옛말은 서투른 자기도취에 빠질 두려움이 있기 때문에 이 정도에서 그치지만 기술사로서의 나의 장사도구--성냥, 확대경(현미경), 작은 가위가 있다면 필요하고도 충분한 고무제품의 판정을 할 수 있는 자신이 있다. 이 귀중한 세 가지 물건이야 말로 나의 응용고무 물성천국의 심벌(상징)이며, 옛날 사무라이식의 고무 수업의 결과(보람)이다.

4. 현대식 고무의 연구법

옛날의 먼지투성이의 고무 냄새가 나는 기술자에 비하여 현대는 보기만 해도 스마트한 흰색의 옷이나 작업제복, 똑똑한 듯한 용모, 훌륭한 학교에서 정규의 고무과학 학습방법, 연구실험의 방법 등을 배워 온 신진기예의 고무기술자가 업계에 충만해 있다. 고무 선생, 지도자는 물론 고무 문헌도 다 읽을 수 없을 정도로 많이 있고, 일본고무협회, 고무고업기술원회를 시작으로 각 방면의 연구소, 시험소 등, 참으로 고무기술의 연구는 더할 나위 없는 느낌을 준다.

고무공장에 있어서도 훌륭한 연구실에 번쩍번쩍한 시험기나 측정기가 장소가 좁을 정도로 늘어서 있고, 적외선흡수가 어떻다 든가, 프리라디칼이 어떤 것 인지, 젊은 기술자가 우리 늙은 고무기술자들을 놀라게 하고 있다. 제일의 고무 연구실이 그다지 고무 냄새가 나지 않게 되고 말았다.

나 같은 사람은 이왕 고무일에 종사하는 사람이 된다면, 어째서 좀 더 늦게 태어나지 못했나하고 연운의 불운을 새삼스럽게 핑계삼는 일이 빈번하다. 그와 동시에 적외선을 배운 학생이나 프라라디칼을 가르치는 선생을 앞에서 심한 창피를 속속들이 들어내는 듯한 평범한 물리학강의 따위는 그만두고, 가만히 사라지는 편이 분수에 맞는 것이 아닌가 하고도 생각했었지만, 생각해 보면 고무로 항상 고생하는 친애하는 젋은 기술자들에게도 현대식 고무연구에 조금 반대를 불태우는 동료도 있는 듯 하다. 무엇보다도 지금까지 나를 불평도 없이 키워주며, 돌봐주신 일본고무계를 위해 항상 생각하고 있는 은혜를 갚는 일을 할 필요가 있다고 생각하여 감히 강사의 역할을 맞아 나선 이유이다. 거기에는 현대식의 고무연구법과 옛날의 고무수업인 간극(격)충진이론과 기술의 세대차를 없애는 것이 가장 도움이 된다고 생각한다.

확실히 지금의 젋은 기술자들은 머리도 좋고, 어려운 것도 잘 알고 있지만, 의외로 당연한 고무의 성질을 관가하고 있다. 그래서 약간의 실패로 자신감을 상실한다거나 3-4년 쉽게 벽에 부딪혀 고무는 재미없다고 다른 곳으로 옮겨 버리는 사람이 있다. 나는 고무를 아는 사람보다도 고무는 하면 할수록 알 수 없게 된다고 하는 사람이 진정한 고무를 아는 사람이며, 두려워할 라이벌로 외경(존경)한다.

5. 고무물성 공부법

그렇다고 해서 나는 고무를 신비한 물질로 추대할 정도로 아직 쇠약해지지 않을 예정이고, 고무퇴치의 투지는 기술자의 이름으로 만나기로 하고 있다. 고무의 물리적성질은 화학구조의 해명과 함께 해마다 그 정체를 우리들 앞에 폭로되고 있고, 지금 일보 앞까지 도달해 있다.

특히 대표적인 천연고무에 있어서는 그 역사적 시간 연구의 깊이와 폭에 있어서 어떤 합성고무보다 충실한 문헌, 물성 데이터가 정리되어 있고, 고무적물성에 있어서도 모델 케이스(전형적인 표준)의 관록이 있다.

따라서 물성 공부법의 제 1 과는 먼저 천연고무부터 시작된다. 학술적인 기초물리적성질의 권위로서 나는 미국표준인 L.A Wood의 고무의 물리적 상수값(Rubber Chem, Technol., 12. 30 (1939), 고무협회지, 12. 591(1939))를 채용하지만 이 것 만으로는 문자 그대로 상수이고, 그다지 도움이 되지 않지만, 이 것을 고무기술과 결합시켜 생각하는 데에서는 그 의미의 응용에 도움이 되는 문헌으로서 Dawson & Porritt 공저의 “Rubber, Physical and Chemcal Properties(1935)" 제일로 추천한다. 언뜻 보아 무미건조한 데이터 나열집에 불과한 책이지만, 읽을수록, 맛 볼 수록 힘이 붙는 불가사의한 책이다. 내가 알고 있는 고무회사에서는 입사하는 학교졸업자에게 우선 제일먼저 강요하는 것이 이 책이라고 하며, 대형판 700면의 심하게 재미없는 물성 데이터와 벽을 보고 몇 년을 수행한 달마대사 수업에 의해 한 사람의 몫을 하는 고무기술자로 충분한 것이 약속된다고 한다. 그 회사는 화려하지는 않지만 꽤 믿음직스러운 저력과 적극적 진보성을 가진 회사이다.

물론 이상의 것 외에도 표지가 푸른 책, 즉Davis & Blake 공편의 "The Chemistry and Technology of Rubber" 안의 Whitby가 쓴 고무의 물리적성질 부분이라 든지, Memmler편의 "the Science of Rubber" 안의 Hock가 쓴 고무물리의 항목 등 보고 그냥 버릴 수 없는 고무물성연구의 보고(寶庫)이다. 일반적으로 서양의 책이 동양의 책에 비하여 같은 내용이라도 이해하기 쉽게 잘 설명되어 있다. 이 것은 어학의 이해력의 문제라기 보다는 글을 쓴 사람이 고무냄새가 나는 저자이고, 고무냄새가 나는 이론을 설명해 주기 때문에 고무냄새가 나는 우리들 고무기술자들에게 공감을 줄 수 있기 때문이다. 고무협회지에서도 전쟁전의 고무냄새가 나는 내용 쪽이 이론냄새가 나는 현재보다도 이해하기 쉽기 때문에 바보도 아닌데 되풀이 해서 읽고 싶다.

이상하게 고무냄새를 연발하여 미안하지만, 고무를 떨어뜨려 놓고 책만을 읽는다 하더라도 고무공부에서 멀어지지 않기를 강조하고 싶은 말이다.

일반적으로 고무기술의 책이라고 하면 소위 지식의 기재에 머무르는, 즉 서술한 것이 많고, 지식을 기초로하여 생각하는 법, 응용법까지 가르치는 책은 적다. 요즘 화학교과서 에를 들면 유명한 Pauling의 “General Chemistry"는 원소의 주기율표를 능란하게 사용하여, ”사실을 많이 배우면 배울수록 그와 같은 사실에 들어맞아야 할 이론의 체계를 스스로 공부하고, 발전시켜 가도록 한다“는 방법을 채용하고 있다. 나도 이러한 모방을 해야 할 이유는 없지만, 고무기술의 공부에 카네코식 이론과 자타가 함께 칭하는 고무보강의 만복론(滿復論)이나, 배합이나 접착의 피는 물보다 진한 이론, 서로 닮은 부부론을 으스대며 오지만, 이론보다도 물성이 더욱 깊은 새로운 체계로의 발전의 편법에 지나지 않는다.

6. 물성론의 즐거움

제 1. 계산의 즐거움

수학이라고 하면 대체로 고무기술자는 멀리하고 싶지만, 사용하면 사용할수록 재미있어지는 것은 나는 수학이라고 생각한다. 나의 물성론에는 고등수학은 그다지 나오지 않는다. 소위 산술계산에 불과하다. 그래도 능숙하게 하면 결국 도움이 되고, 어려운 물성론도 어느 정도 재미있게 이해할 수 있다.종이와 연필까지 있다면 어디서라도 누구라도 즐거울 수 있다.

제 2. 종합의 즐거움

나와 같은 고무기술자는 단편적 지식은 대개 갖고 있다. 단지 이것을 정리종합하지 않은 것 뿐이다. 이 것을 하나의 이론으로서 체계를 잡는 것은 의외로 재미있는 일이다. 이 것을 각자의 경험이라 든지, 몰랐던 사실과 결합시킬 때 새로운 고무의 물성이 재미있는 종합적 모습으로 여러분 앞에서 발전할 것이다.

제 3. 미지의 고무를 아는 즐거움

과학은 조직적-연속성 학문이다. 따라서 그 사이에 일종의 규칙공식이 있다. 그래서 하나의 전문과학을 어느 정도 마스터할 수 있으면, 다른 과학의 길도 저절로 열리게 된다. 예를 들어 천연고무의 물성을 합성고무에도 이용할 수 있고, 어느 정도 플라스틱의 경우에도 응용이 가능하다. 어느 신형 합성고무의 성공이 보도되어 그 특징이 선전되고 있을 때 물성론을 아는 사람이라면, 그런 말을 해도 이런저런 약점이 있을 것이라고 놀릴 수도 있다.

제 4. 실험 데이터가 재미있게 되는 즐거움

기술적 각종의 실험 데이터는 단순히 숫자로서 보기만 하면 그다지 재미있지 않지만 이 것을 물성론적 견지에서 해석, 종합하면, 어설픈 공포소설보다도 재미있다. 실험이 실패도 지적할 수 있고, 뜻밖의 수확도 있다.

제 5. 고무가 좋아지는 즐거움

고무기술자로서 고무가 싫은 것 만큼 불행한 일은 없을 것이다. 고무에 강해지는 데에는 우선 고무를 좋아하게 되는 것이 선결문제이다. 고무의 모습을 주시하고, 손에 잡고 애무하고, 그 심정을 헤아릴 때, 고무는 여러분들에게 미소들 짓고, 뜻대로 되어줄 것이다. 돈벌이의 씨앗, 출세의 수단으로서의 고무는 밝을지 모르겠지만, 물성탐구의 즐거움으로서 고무만큼 좋아지는 것은 없을 것이다.

7. 물성 개안(깨달음)

나의 응용고무물성론의 선전이 너무 긴 경향이 있다. 글을 잘 쓰는 사람은 어쨌든 물성론에 관해서의 고무기술자로서의 세뇌탈피야 말로 기술혁신의 급선무이다. 나는 선정적으로 본격적 고무물성론에 싫은 소리나 저항을 말했을 지도 모르지만, 물론 본의는 아니다. 나 스스로 심오한 이론사색의 끈을 더듬어 가는 여러 선생의 자연과학적 태도에 진심에서의 경의와 존경을 잊어버리지 않는 것이다. 다만 우리들 고무기술자는 매일의 일에 쫓기고, Know-How적 말초기술에 지치고, 본분이어야 할 Know Why가 물성연구의 근본인 것을 곧잘 잊는다. 그 것을 위한 입문이라기 보다 “물성의 필요“를 깨닫는 것이 필요하다고 생각한다. 물성의 본격적 연구, 내용에 대해서는 나는 말할 자격이 없지만 그 석이 정말 재미있는 학문이고, 또한 실제로 도움이 되는 학문인가는 충분히 인정하고 있다. 따라서 본강의를 수료한 사람은 용감하게 바른 길로 나아가길 바란다. 그것이야 말로 고무물성으로의 깨달음을 의미하는 것이다.


   


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