🔬 오늘의 과학

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Day 354 — 필기
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왜 연필심은 종이에 글자를 남길까?

💬 짧은 답

연필심(흑연)의 탄소 원자 층이 약한 분자간 힘으로 연결되어 있어서, 종이의 거친 표면에 스치면 층이 벗겨져 남는 거야!

🔍더 깊이 알아보기
연필로 글씨를 쓰는 행위 속에 화학이 숨어 있어. ✏️ 흑연의 구조: 연필심의 주성분은 흑연(graphite)이야. 탄소 원자들이 육각형 벌집 모양으로 연결된 평면 시트가 층층이 쌓여 있어. • 시트 내부: 탄소-탄소 공유결합 → 매우 강해 • 시트 사이: 반데르발스 힘(약한 분자간 힘) → 매우 약해 종이에 연필을 대고 누르면, 종이 표면의 미세한 요철이 흑연 층을 긁어내. 약한 층간 결합이 끊어지면서 탄소 시트가 종이 섬유에 달라붙는 거야! 📐 연필의 경도(HB, 2B, 4H 등): • B(Black): 흑연 비율이 높아 → 부드럽고 진한 자국 • H(Hard): 점토 비율이 높아 → 단단하고 연한 자국 • HB: 중간 흑연과 점토를 섞는 비율로 경도를 조절해. 점토가 흑연 층 사이에 끼어서 구조를 단단하게 만드는 원리야. 🧹 지우개의 원리: 고무 지우개의 점착력이 종이 섬유에 붙은 흑연 입자를 잡아당겨 떼어내는 거야. 지우개 찌꺼기는 흑연+고무 혼합물이야!
🤯이건 진짜 놀라워

흑연 한 층만 벗겨내면? 두께가 원자 1개(0.34nm)인 '그래핀(graphene)'이 돼! 2004년 맨체스터 대학의 가임과 노보셀로프가 스카치테이프로 흑연을 반복해서 붙였다 떼어내서 그래핀을 분리했어. 이 발견으로 2010년 노벨 물리학상을 받았어. 연필심에서 노벨상이 나온 거야!

🧪미션! - 오늘의 실험

연필(HB)과 샤프(0.5mm)로 같은 글자를 쓴 뒤 돋보기로 자세히 봐. 연필 자국은 종이 섬유 위에 탄소 입자가 흩뿌려진 것처럼 보이고, 종이를 기울이면 빛이 반사돼 반짝여. 이건 흑연이 금속처럼 빛을 반사하는 성질 때문이야!

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