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철&스테인리스Ⅰ

땅의 보석


 

 Daily Fiction ⓒ Normann Copenhagen

 

 

 

철은 원소 기호 Fe, 원자 번호 26번인 원소다. 순수한 금속의 상태로 산출되는 일은 극히 드물며, 수백 개의 광물에서 다른 원소와 결합한 상태로 발견된다. 탄소 함유량에 따라 연철, 선철, 강철, 합금강 등으로 구분한다. 가공성이 뛰어나고, 충격에 강하기 때문에 널리 쓰인다.

 

 

 


Nocto ⓒ Normann Copenhagen

 

 

 

우리에게 익숙한 철의 시작은 어디일까? 아마 대부분의 사람이 석기 시대를 지나, 청동기 시대를 거쳐 철기 시대에 이르렀다고 생각할 것이다. 그러나 사실 철은 지구가 생기기도 전에 생겨난 원소다. 지구는 철을 비롯해 산소와 규소, 마그네슘, 니켈 등으로 이루어졌다.

 

 


 

Scissors ⓒ Normann Copenhagen

Scissors ⓒ Normann Copenhagen

 

 

 

이 중 중량을 가장 많이 차지하는 것은 무엇일까? 바로 철이다. 지구는 지각과 맨틀, 외핵, 내핵으로 이루어졌다. 가장 겉 부분을 감싸는 지각에는 약 5%의 철이 포함되어 있다. 그렇다면 맨틀과 외핵, 내핵은 어떨까? 아직까지 인류가 가진 기술로는 맨틀까지도 진입이 어려운 상태이기 때문에 정확한 구성 요소가 알려지지 않았다. 그러나 지진과 운석을 분석해 추정한 결과로는 지구의 35%, 특히 내핵과 외핵 대부분은 철로 이루어졌다고 한다.

 

 

 

 

 

MOJ18 PetiteCollection Mingardo vase & mirror  ⓒ Federica Biasi

 

 

 

석기 시대와 청동기 시대, 철기 시대를 가르는 것은 불이다. 인류는 진흙으로 만든 그릇을 약 700도에 이르는 불에 구워 토기를 만들어냈다. 이전의 그릇보다 더욱 단단해진 토기 덕분에 인류는 온도가 높아지면 물체가 변한다는 것을 알게 되었다. 토기를 더 높은 온도에 굽자 구리가 생겨나고, 구리를 제련하자 청동이 생겨난 것은 모두 우연이었다. 청동기 시대를 넘어 철기 시대를 맞이하게 된 것 또한 우연이다. 청동기는 가마 아랫부분을 구멍 내 구리와 주석을 넣고 온도를 높여 만든다. 여기서 온도가 더욱 높아져 1,500도를 넘어서면, 철이 나타나는 것이다. 이전까지 인류에게 철은 하늘에서 떨어진 운철뿐이었다. 필요할 때 언제나 얻을 수 있는 철이 아니었으나, 철을 생산하며 좀 더 많은 사람에게 가까워진 것이다.

 

 

 

 

Alessi CIRCUS ballerina  /  strongman  /  thejester ⓒ Marcel Wanders

 

 

 

사실 초기의 철은 우리가 생각하는 것만큼 단단하지 않았다. 온도를 충분히 높이지 않았기 때문에 여러 원소가 섞여 있는 산화철 덩어리에서 벗어날 수 없었던 것이다. 기술자들은 좋은 품질의 철을 만들기 위해 수없이 철을 제련하기 시작했다. 불에 달군 철을 망치로 때리기를 반복하니 순수한 철이 나왔다. 탄소 함량이 0.1% 이하로, 이를 연철이라 부른다.

 

 

 

 

ALPHABETA ⓒ Nichetto Studio

 

 

 

연철은 무기나 농기구를 제작할 수 없을 정도로 무르다. 이를 고심하던 중국의 대장장이들은 풀무를 개발해 더욱 강한 바람을 일으켰다. 풀무는 일정한 바람을 불어 넣을 수 있는 도구다. 강한 바람은 커다란 불을 불렀고, 액체 상태의 철이 생산되기 시작했다. 이것을 선철이라 하며, 선철을 녹여 거푸집에 부은 것을 주철이라 칭한다. 선철의 탄소 함량은 2%에서 4% 정도다.

 

 

 


Palette Desk ⓒ Jaime Hayon

 

 

 

철에 대한 이야기에서 탄소 함량이 왜 중요한 것일까? 철은 탄소 함유량에 따라 성질을 결정할 수 있다. 강도가 강해진 선철은 쓰이는 곳이 더욱 많게 되었다. 농기구뿐 아니라 무기에도 쓰인 선철은 자연스럽게 생산량이 늘어났으나, 너무 단단해 충격을 받으면 쉽게 부러지기 일쑤였다. 인류는 자연스럽게 연철과 선철의 중간 지점을 찾게 된다. 강철이 등장한 것이다.

 

 

김리오 기자

 

 

 

 

차주헌 기자
ixd.jhcha@gmail.com