형광펜으로 쓴건 왜 복사가 안될까?

@photosteve101 / http://www.flickr.com/photos/42931449@N07/5418393428

시험기간만 되면 복사기와 프린터 앞이 북적거리게 되죠? 시험 기간에 노트 정리를 잘한 친구의 노트를 일일이 베낄 수도 없고, 친구한테 미안해지기도 하고...... 복사기가 없다면 모든 자료를 손으로 작성하는 불편함을 겪어야 했을것입니다.

그런데 복사하는 도중 이런 일 겪어보신적 없으신가요? 형관펜으로 표시한 부분이 복사가 되지 않는 경우. 저도 가끔 왜 형광펜 자국은 복사가 되지 않는 지 궁금하더라고요. 그래서 오늘은 복사기의 원리와 형광물질을 통해 그 이유를 알아보도록 하겠습니다.

정전기 @deltaMike / http://www.flickr.com/photos/deltamike/5309202398/

복사기의 원리

복사기는 정전기 원리를 이용합니다. 정전기란 전자가 한 물체에서 금방 다른 물체로 이동하지 않고 머물러 있는 현상입니다. 정전기는 전기처럼 양극과 음극으로 나뉘는데, 같은 극성은 서로 밀어내려는 힘이 작용하고 다른 극성은 서로 끌어당기는 힘이 작용합니다. 웃옷을 벗다가 머리카락이 서로 붙거나 컴퓨터 모니터에 먼지가 달라붙어 있는 것 등이 일상생활에서 쉽게 볼 수 있는 정전기 현상입니다. 복사기의 경우는 다른 극성이 서로 끌어당기는 힘을 사용합니다.

그럼 복사기 안에서 정전기는 어떻게 일어날까요?

1. 정전기를 일으키는 첫 작업은 복사기의 핵심 부품인 드럼에서 시작됩니다. 드럼은 직경 30㎜에서 80㎜쯤 되는 알루미늄 원통 모양을 말합니다. 드럼은 복사하기 전부터 이미 (+)전기를 띄고 있습니다.

2. 이 상태에서 복사할 종이를 복사기에 올려놓고 복사 버튼을 누르면 복사기 유리판 내부에서 밝은 불빛이 좌우로 천천히 자료를 훑게 됩니다.

3. 이 불빛이 복사기 드럼 위에 그림을 맺게 합니다. 이때 종이의 흰 부분에 닿은 빛은 반사가 되지만 글자가 있는 검은 부분은 빛을 모두 흡수하기 때문에 반사가 되지 않습니다. 드럼 위에 상이 맺힐 때, 자료에서 글씨가 없는 흰 부분에 의해 반사된 불빛은 드럼 위의 (+)전기를 없어지게 만듭니다. 반면 글씨가 있는 검은 부분에 의해 빛 반사가 되지 않은 부분에는 (+)전기가 남아있게 됩니다.

4. 이렇게 글씨 부분에만 남아 있는 (+)전기에 마찰을 이용해 (-)전기를 띤 탄소 가루(토너)를 묻히면, (+)전기가 (-)전기를 띤 탄소 가루를 끌어당겨 서로 붙게됩니다.

5. 드럼에 글자 모양으로 형성된 탄소가루가 형성되는데 이 밑으로 종이를 통과시키면 그대로 인쇄가 됩니다. 이때 종이 밑에서 강한 양의 전하를 걸어주는 작업이 필요합니다.

@kioan / http://www.flickr.com/photos/kioan/3518691708


복사가 끝난 종이는 따끈따끈하다?

그런데 정전기 원리를 이용해서 단순히 종이 위에 글씨를 만들 수는 있지만 이를 고정시키지는 못합니다. 탄소 가루는 정전기에 의해 종이에 묻어 있는 것인지 정전기가 없어지면 곧 종이에서 나가 떨어지게 됩니다.

따라서 종이 위에 글씨가 그대로 남아 있게 하기 위해서는 글씨가 형성된 종이를 180도 이상 되는 뜨거운 롤러 사이로 통과시키는 작업이 필요합니다. 이 과정에서 탄소 가루들은 그대로 종이에 달라붙게 되고, 복사한 종이가 따끈따끈한 것은 바로 이 뜨거운 롤러를 통과시키는 작업 때문입니다.

@jaehune/http://www.flickr.com/photos/jaehune/370782246

그럼 왜 형관펜은 복사가 안되는 것일까?

형광(螢光, fluorescence)이란 물질이 빛의 자극을 받아 발광하는 현상을 말합니다. 즉, 빛에너지를 받은 물질이 새로운 형태의 빛을 다시 내뿜는 것이라고 할 수 있습니다. 복사를 처음 시작할 때 일단 원본 종이에 불빛부터 비춘다고 앞서 얘기 했듯이 흰 부분은 빛을 반사하지만 글씨 부분은 빛을 흡수해 버립니다. 그런데 형광펜으로 쓴 부분은 빛을 받아 새로운 형태의 빛을 방출하기 때문에 복사기는 이 부분을 그냥 흰색으로 인식해 버립니다. 그래서 복사가 되지 않는 것이죠.

복사기는 여백이 많은 하얀부분의 빛을 많이 반사하고, 까만 글자부분은 상대적으로 빛을 적게 반사합니다, 따라서 원고의 농도에 따라 빛의 반사량이 다른게 나타나고 복사되는 결과물도 다르게 출력됩니다. 다만 형관펜 복사를 반드시 하고싶다면 바로 이 복사기의 민감도를 이용하는 방법이 있습니다.

복사기에 있는 ‘진하게’ 버튼을 누르면 복사기가 흰색과 형광색이 빛을 방출할 때의 미묘한 흡수량 차이를 구분해서 흐릿한 회색으로 인쇄를 할 수 있습니다. 추가적으로 팁을 한가지 드리자면! 형광펜 색에 따라 복사되는 정도가 다르기 때문에, 파란색이나 분홍색 형광펜 사용하면 상대적으로 쉽게 복사할 수 있습니다. 가장 복사가 안 되는 것이 노란색 형광펜이고요.

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

오, 마이 정전기!!

겨울철, 문을 열기 위해 손잡이에 손을 가져다대는 순간 파팍! 하는 소리와 함께 손가락 끝에 전해오던 찌릿한 느낌, 옷을 갈아입기 위해 상의를 벗는 순간 머리카락이 하늘 높이 솟아 난감했던 경험, 다들 한번씩은 있을 것이다. 이 모든 것들의 원인이자 겨울철 불청객 1순위인 정전기! 도대체 정전기는 왜 발생하는 걸까? 오늘, 정전기에 대해 낱낱이 파헤쳐보자! 

출처 : flickr(@kretyen)

정전기가 뭔가요?

정전기는 말 그대로 정(靜)적인 전기를 말하는 것으로, 흐르지 않고 한 곳에 머물러있는 전기를 뜻한다. 사전적 의미로는, ‘분포가 시간적으로 변화하지 않는 전하 및 그 전하에 의한 전기 현상'을 뜻하는데, 주로 마찰 전기 따위에서 볼 수 있다.

출처 : flickr(@Andrew in Durham)

정전기, 위험하지는 않을까? 사실 정전기는 전압 자체는 높은 편이지만 전류는 매우 적으며, 짧은 순간 흐르기 때문에 전기적인 충격을 느낄 수는 있지만 감전사고나 부상으로 이어지는 경우는 극히 드물다. 하지만 피부병이 있는 사람의 경우 염증을 악화시킬 수 있으니 주의해야 한다.

정전기, 왜 발생하는 건가요? 

모든 물체는 원자로 구성되어 있는데, 이는 원자핵인 (+)와 전자인 (-)로 나뉜다. 평소에는 중성적인(-안정적인-) 상태를 유지하고 있지만 두 물체가 마찰을 하면 그 사이에서 열이 발생하고 상대적으로 가벼운 전자가 원자핵에 비해 더 활발한 운동을 하면서 전자가 이동하는데, 이때 전류가 흘러 정전기가 발생하게 된다.
서로 다른 두 물체는 전자에 대한 친화도가 다르기 때문에 전자를 좋아하는 물질이 상대편 전자를 끌고 가서 (-) 전기를 띄게 되며, 전자를 잃은 물체는 전자가 부족하여 (+) 전기를 띄게 된다. 이 전기들은 흐르지 않고 한 곳에 모여있게 되는데 이렇게 쌓인 전기가 유도체와 만나 순간적으로 방전되면서 스파크와 함께 전기자극을 느끼게 된다.

전자에 대한 친화도를 순서대로 나열한 것을 '대전열(대전이 되는 순서)'이라 하는데, 그 순서는 아래와 같다.

(+)          털가죽  - 상아 - 유리 - 명주 - 나무 - 고무 - 플라스틱 –  에보나이트        (-)
전자를 잃기 쉬움                                                                             전자를 얻기 쉬움
(+) 전기를 띄게 됨                                                                           (-)전기를 띄게 됨

출처 : flickr(@Ivy Dawned)


예를 들어, 우리 몸은 전기를 잃기 쉽기 때문에 전기를 얻기 쉬운 합성섬유의 옷을 입게되면 정전기가 더 잘 발생하는 것이다. 이때 발생하는 정전기는 약 2만~5만 볼트 정도라고 한다.

공기 중에 수분이 많은 경우, 이 수분이 인체나 물체가 갖고 있던 전기를 흡수하여 중성상태로 만들어 정전기가 발생하지 않도록 만든다. 하지만 겨울철과 같이 공기 내 습도가 낮은 경우(공기 내 습도가 45% 이하로 떨어지는 경우), 인체나 물체에 있던 전기가 자연스럽게 방출되지 못하고 계속 머물러 있다가 적절한 유도체를 만나 한꺼번에 방전되면서 정전기를 발생시킨다.

출처 : flickr(@angee09)


지성피부인 사람보다 건성피부를 갖고 있는 사람에게서 더 자주 발생하는 이유도 이것 때문인데, 피부 내 수분이 부족하여 다른 물체와 마찰했을 때 정전기를 발생시키기 쉽기 때문이다. 또한 남성보다 여성이 정전기에 더 민감한 것으로 알려져 있는데, 여성은 대략 2500V 정도 되면 전기적인 충격을 느끼는 것에 비해 남성의 경우 약 4000V가 넘을 경우 정전기를 느낀다고 한다. 이외에도 어린이보다는 노인이, 뚱뚱한 사람보다는 마른 사람이 정전기에 더 민감하다고 한다.

정전기 방지법은 없을까? 

그렇다면, 겨울철 불청객 정전기를 방지할 수 있는 방법에는 어떤 것들이 있을까?
무엇보다 공기 중의 습도를 유지시키기 위해 가습기나 젖은 수건 등을 실내에 두어 건조하지 않게 하고 피부에 수분 크림 등을 발라 피부 내 수분이 빠져나가지 않도록 관리하는 것이 우선이다. 또한 정전기가 발생하기 쉬운 합성섬유보다는 천연섬유를 입도록 하고, 음이온인 의류에 양이온을 띄는 피존과 같은 섬유유연제를 사용하여 정전기를 방지하도록 하자. 머리를 감을 때는 린스를 사용하고, 플라스틱 소재의 빗 보다는 나무 소재로 된 빗을 이용하면 머리카락의 정전기를 줄일 수 있다.

출처 : flickr(@Loozrboy)

이외에도 물을 자주 마시거나 장갑을 착용하는 것도 추천할만하다. 참고로 정전기가 발생할 것 같은 물건을 만질 때는 우선 손톱으로 톡톡 건드린 후 만지면 정전기 발생을 줄일 수 있는데, 손톱을 통해 우선적으로 전기가 빠져나가기 때문이다.

차에서 내릴 때는 특히 조심해야 한다. 옷과 시트의 마찰로 인해 정전기가 발생하기 쉽기 때문! 이 땐, 자동차 문을 열고 한쪽 손으로 문을 잡고 발을 먼저 바깥으로 내딛은 후 내리면 마찰로 생긴 전기를 서서히 흘려보내 정전기를 예방할 수 있다. 또한 TV나 컴퓨터 모니터에 10원 짜리 동전을 놓아두면 정전기로 인한 고장을 방지할 수 있는데, 10원 짜리 동전에 있는 구리 성분이 전기를 차단하기 때문이다.

겨울철 우리를 끊임없이 괴롭히는 정전기. 하지만 정전기의 원리만 안다면 충분히 정전기에 의한 스트레스 없이 생활할 수 있다. 앞에서 제시한 다양한 정전기 방지법으로 기분 좋은 겨울을 보내보도록 하자.

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