전시 6개코스
일상의 장치 열어 보기
자판기, 전자레인지, 휴대전화 화면, 지퍼, 자물쇠, 프린터를 하나씩 열어 작동하는 원리가 무엇인지 보여 줍니다.
동전을 가르고 음식을 데우는 기계에서 손가락을 알아채는 화면으로, 다시 지퍼와 자물쇠라는 작은 장치를 지나 물건을 쌓아 만드는 프린터로 끝납니다.
이 여섯 가지 장치는 생각 없이 쓰지만 저마다 영리한 방법이 숨어 있습니다. 자판기는 크기, 무게, 자성으로 동전을 구분합니다. 전자레인지는 길이가 12.2 cm밖에 안 되는 전자기파로 음식을 데우기 때문에 덜 데워진 곳이 생길 수 있습니다. 터치스크린은 손끝 아래에서 전하가 조금 달라지는 것을 알아챕니다. 전시마다 상자를 열고 가장 중요한 설정을 직접 바꿀 수 있습니다.
뒤의 세 가지는 모양에 관한 이야기입니다. 지퍼는 슬라이더 안에서 움직이는 부품 없이 고정된 길 하나로 이를 물리고 풉니다. 핀 텀블러 자물쇠는 열쇠의 홈마다 핀이 정확한 높이로 올라올 때만 열립니다. 3D 프린터는 녹인 플라스틱 선 하나로 물건을 한 층씩 쌓습니다. 복잡한 장치가 아니라 고정된 모양, 크기, 틈, 단차가 핵심인 경우가 얼마나 많은지 살펴볼 만합니다.
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그림 119 · 옛 기계관자판기 동전 인식 원리: 동전 하나를 따라 기계 속으로
100원은 자석에 붙지 않습니다. 그런데 자판기 속 자석이 바로 100원과 구리 가짜를 가려냅니다.
자석과 동전 설정을 바꾸고 동전 길을 따라가면 기계가 동전을 어디로 가르는지 알 수 있습니다.
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그림 62 · 감각관전자레인지 원리: 마그네트론과 정상파, 금속 불꽃
전자레인지 안의 전파는 파장이 12.2 cm여서, 회전 접시가 없으면 음식에 약 6 cm 간격으로 뜨거운 점이 생깁니다.
회전 접시를 끄고 전기장 보기와 열화상 카메라를 켜면 뜨거운 곳이 약 6 cm 간격으로 생깁니다.
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그림 71 · 감각관정전식 터치스크린 원리: 손가락을 찾는 전극 격자
휴대폰 유리 밑에는 투명한 전극 격자가 깔려 있고, 손가락은 전극 사이를 오가는 전하가 조금 줄어든 자리로 나타납니다.
누르는 것을 손가락으로 두고 노드 값을 읽으면 손끝이 닿은 자리에서 전하가 조금 줄어든 것을 알 수 있습니다.
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그림 27 · 원리관지퍼는 어떻게 맞물릴까
지퍼 슬라이더 안에는 움직이는 부품이 하나도 없는데, 같은 Y자 통로가 올라갈 때는 이를 잠그고 내려갈 때는 풉니다.
슬라이더를 위아래로 끌면 Y자 길이 한쪽으로는 이를 물리고 반대쪽으로는 푸는 것을 볼 수 있습니다.
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그림 03 · 원리관열쇠 자물쇠 원리와 핀이 맞아 돌아가는 과정을 3D로
흔한 슐라게(Schlage) 열쇠에서 홈 깊이 한 단계는 0.381 mm이고, 그만큼만 달라도 자물쇠는 돌지 않습니다.
홈 하나를 한 칸만 바꾸고 열쇠를 넣어 돌려 보면 깊이가 틀린 열쇠로는 실린더가 돌지 않습니다.
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그림 105 · 따라하기관3D 프린터 원리와 출력 따라 하기
20 mm 정육면체를 0.2 mm 층으로 쌓으면 정확히 100층이고, 층마다 폭 0.4 mm 노즐이 선을 그립니다.
출력 진행을 끌면 부품이 한 층씩 자라고, 층 두께가 0.2 mm이면 20 mm 정육면체가 100층이 됩니다.