우주에 가면 흔히 사용하는 볼펜을 왜 쓸 수 없을까?
1960년대 미국과 소련간의 우주개발 경쟁이 치열할 때 두나라는 경쟁적으로 자국의 우주비행사들을 무중력 상태의 우주로 보내었습니다. 당시 최초로 우주에간 우주인(우주 비행사)들은 당시 우주에서 본 모든 것들을 기록하기 위해서 메모를 하려고 했지만 우주로 가져갔던 볼펜이 써지지 않아 기록으로 남기지 못하는 일이 발생했다고 합니다.
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이로 인해 NASA는 곧바로 우주공간에서도 쓸 수 있는 볼펜 개발에 착수했으며 소련은 볼펜대신 연필을 사용하는 것으로 결정했죠. 여기서 한 가지 궁금한 점이 생깁니다. 우주에서는 왜 우리가 흔히 사용하는 볼펜을 사용할 수 없는 것일까요?
우주에서 볼펜이 왜 사용할 수 없는지를 알기 위해서 먼저 볼펜의 구성과 볼펜이 써지는 원리에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 볼펜의 구성과 원리를 알아보기 위해서 조사를 해보니, 볼펜의 각 구성부품의 명칭은 개인별, 제조사별, 사이트별로 조금씩 다른 용어로 불린다는 것을 확인할 수 있었습니다. 여기서는 조사를 통해 검색해본 여러 정보들 중에서, 가장 직관적으로 보였던 것을 사용해 알아보도록 하겠습니다.
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볼펜은 펜 끝에 위치한 크롬강·스테인리스강 등으로 만들어진 단단하고 작은 '볼'이 위치해 있는데 이것은 우리가 필기할 때 지면과 마찰하면서 회전을 하게 됩니다. 볼이 회전을 하면 볼펜안의 잉크가 잉크유도구멍으로 나와 볼에 묻혀지는데 이렇게 잉크가 묻은 볼이 우리가 필기할 때 종이에 묻으면서 글을 쓸 수 있게 되는 것입니다.
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여기서 한가지 확인하고 넘어가야 되는 것이 바로 볼펜의 볼에 잉크가 묻는 과정입니다. 볼펜의 볼이 잉크를 묻힐 수 있는 것은 바로 잉크가 중력에 의해 아래로 내려오며 펜 끝의 구슬을 적시기 때문이죠. 즉, 중력이 없다는 것은 잉크를 위에서 아래로 내리 눌러 잉크를 내려오도록 하는 힘이 없다는 것이고 그렇게 되면 흘러 내려오지 않는 잉크때문에 무중력 상태인 우주에서는 볼펜의 볼은 잉크를 묻힐 수 없어 우리는 볼펜을 사용할 수 없게 되는 것입니다.
이런 이유로 미국은 바로 우주에서 사용이 가능한 펜을 만들었는데 이것이 바로 폴 C. 피셔(Paul C. Fisher)라는 사람이 만든 스페이스 펜입니다.
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이 펜은 -30℉ ~ +250℉(-34℃ ~ 121℃)에서도 문제없이 필기가 가능한 것으로 알려져 있으며 물속이나 무중력상태는 물론, 어떤 각도에서도 쓸 수 있다는 장점이 있다고 합니다. 무중력 상태에서도 이 펜을 사용할 수 있는 원리는 이 펜이 중력의 영향을 받지 않도록 설계되었기 때문입니다.
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앞서 언급했듯이 우리가 평소 사용하는 일반적인 펜은 중력에 의해 잉크가 밑으로 내려오면 펜 끝에 있는 볼에 묻어서 나오게 되지만 이 스페이스 펜은 잉크가 들어있는 튜브에 고압의 질소를 두어 잉크를 강제로 펜끝으로 밀어내는 원리를 이용하고 있죠.
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이런 이유로 우주에서는 우리가 흔히 사용하는 잉크 볼펜을 사용할 수 없으며 필기를 위해서는 특별히 제작된 펜을 사용해야만 하는 것입니다.
