이 기술도 3M? - 지금까지 몰랐던 3M의 발명 기술

3M은 수십년 간의 연구·개발을 통해 다양한 기술을 세상에 선보여 왔습니다. 3M의 기술에는 자부심이 들어 있습니다. 하지만 이 기술들이 진정으로 빛나는 때는 바로 전 세계 사람들의 삶의 질을 향상시키기 위해 사용될 때이죠.

설명만으로는 잘 감이 오지 않죠? 우리의 가정과 일터에서 너무나 당연하게 사용하고 있는 많고 다양한 3M의 발명 기술 중 몇 가지만 추려서 설명해 볼게요.

어둠 속에서도 보이는 교통 표지판

20세기 초, 자동차가 대중화되면서 사람들은 더 먼 거리를 더 늦은 시간까지 이동할 수 있게 되었습니다. 하지만 당시의 도로 환경은 야간 주행에 그다지 적합하지 않았죠.

그러던 중 1937년, 3M이 재귀반사지(retroreflective sheeting)를 세계 최초로 선보이면서 교통 표지판의 야간 가시성이 매우 높아졌고, 이는 도로 주행 환경을 크게 개선시켰습니다.

지금은 야간 도로 주행 시 너무나 당연한 이 반사 표지판이 만약 없었다면 지금 우리의 삶은 어떨까요? 어두운 밤, 커브를 돌 때 표지판이 전방에 커브가 있음을 알려주지 않는다면? 매우 위험한 상황과 마주하게 되겠죠. 시간이 흐르며 이 기술은 지속적으로 발전했고, 지금은 자율주행차와 통신을 할 수 있는 수준에 이르렀습니다.

터지지 않는 공기방울

1940년대, 3M 연구원인 워렌 벡(Warren Beck)은 반사 교통 표지판에 사용하는 세라믹의 표면에서 강력한 미세 공기방울을 발견했습니다. 여기서 착안해 개발된 3M™ 글라스 버블(Glass Bubbles)은 다양한 내외장재에 사용되고 있습니다. 강력한 접착제로 사용되어, 생산성이나 성능 저하 없이도 혼합물을 경량화시킬 수 있죠.

이 버블은 사실 사람 모발의 두께보다 작아서, 병에 부어 놓으면 그냥 하얀 가루처럼 보입니다. 하지만 이 버블이 바로 차량의 플라스틱 부분을 더 가볍게 만들어 주는 데 사용되고 있습니다. 덕분에 연비도 더 높아질 수 있죠. 우리가 이용하는 자동차, 기차, 혹은 버스 대부분의 내외부에는 모두 글라스 버블이 들어가 있을 겁니다.

조금 더 가까운 예를 들어볼까요? 달리기, 볼링, 낚시, 스노우보드 같은 취미 생활에도 글라스 버블은 사용됩니다. 고무는 운동화용 밑창으로 제격이지만, 달리기를 하기에는 무겁습니다. 여기에 글라스 버블을 사용해 밑창의 무게를 줄일 수 있는 것이죠.

부직포 (짜여지지 않은 섬유)

1930년대, 3M의 과학자 알 뵈제(Al Boese)는 섬유를 3M 테이프에 붙일 새로운 방법을 찾고 있었습니다. 이때 그는 고무를 반죽하는 대신에 롤러 기기를 사용해 아세테이트 섬유(cellulose acetate fiber)를 뭉쳤습니다. 그 결과 섬유를 짜지 않고도 천 형태로 유지시킬 수 있는 기술을 개발할 수 있었죠.

부직포는 생각 외로 다용도로 사용될 수 있습니다. 다공성이 될 수도 있고, 불침투성 물질이 될 수도 있고, 부드러울 수도 있고 거칠 수도 있습니다. 단단할 수도 있고 탄력이 있을 수도 있죠. 덕분에 거친 주방용 수세미부터 반창고까지, 더 나아가 보일러 필터와 마스크까지. 심지어 강한 소재를 자르거나 다듬는 연마제에까지 쓰입니다. 이 기술은 가정과 의료, 그리고 산업 환경에서 사용되는 제품의 기본 뼈대라고 할 수 있습니다.

건물을 붙이는 테이프

3M이 VHB™ 테이프를 세상에 선보인 1980년 이전까지만 해도 리벳(rivet), 볼트, 용접과 같은 전통적인 기계식 접합 방식은 언제나 한계가 있었습니다. 진동 내구성이 약하고, 목재와 철재 등 성질이 다른 재료는 붙일 수 없는 등의 문제로 일부 설계는 구현이 불가능했습니다.

하지만 3M™ VHB™ 테이프가 등장하고 모든 것이 바뀌었습니다. 이 아크릴 테이프는 현재 가전제품, 표지판, 건축물, 기차, 심지어는 여러분이 사용하고 있는 휴대폰의 내부에서도 무언가를 결합하기 위해 사용되고 있습니다. LA에 있는, 무려 400톤이 넘는 무게의 월트 디즈니 콘서트홀의 외부 패널도 이 VHB™ 테이프로 부착되어 있습니다.

테이프는 기존의 기계식 접합 방식에는 없는 점탄성이라는 독특한 특성을 지니고 있습니다. 점성이 있기 때문에 응력과 변형력에 버틸 수 있습니다. 흔히 사용하는 리벳이나 볼트를 사용해 두 물체를 기계적으로 결합하면 체결 부위에만 집중적으로 결합이 생깁니다. 하지만 테이프를 사용하면 테이프가 부착되어 있는 모든 영역에 걸쳐 결합이 생깁니다.

또한 이런 기계식 접합 방식은 진동이나 열팽창 등으로 인해 체결 부위가 느슨해질 수 있고, 녹이 슬기도 하기 때문에 내구성이 좋지 않습니다. 하지만 3M VHB™ 테이프는 이러한 단점들을 보완해 강한 바람, 극한의 온도 등 다양한 환경에서도 오랫동안 강한 접착력을 유지합니다.

뿐만 아닙니다. 어린이들이 좋아하는 킥보드. 이 킥보드를 테이프만으로 쉽게 조립할 수 있다면 어떨까요? 3M 사이언티스트 마이클 레이튼(Michael Leighton)과 브렌트 바이스트롬(Brent Bystrom)은 이런 생각에서 출발했습니다.

킥보드를 구성하는 재료는 똑같습니다. 목재 발판, 합성수지로 만든 뼈대, 알루미늄 핸들, 폴리우레탄 바퀴. 그리고 이것들을 테이프로 접착해보기로 합니다. 물론 일반 테이프는 아닙니다. 3M™ VHB™ 테이프를 사용해서요.

3M을 네이버포스트에서 만나보세요.