여러분,
납땜은 아주 오래된 기술입니다. 이는 추정되기로는 기원전 4000년경에 납땜이 처음 발견된 것으로 추정됩니다. 따라서 납땜은 율리우스 카이사르 (기원전 100년 – 기원전 44년)보다 훨씬 더 오래된 기술입니다. 납땜에 대해 살펴보기 전에, 일반적으로 납땜에 사용되는 금속이 구리이므로 초기 구리 제련에 대해 먼저 논의해 봅시다.
나의 코넬 동료인 스티브 사스 가 쓴 책, 『재료: 문명의 본질』라는 책을 썼는데, 저는 이 책을 바탕으로 제 동명의 강의 을 개설했습니다. 사스는 이 책에서 점토를 소성하는 것의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다고 지적합니다. 이는 인류가 재료의 본질을 처음으로 변화시킨 순간이기 때문입니다. 점토가 소성되면 건조된 점토보다 훨씬 더 단단한 세라믹이 됩니다. 장인들은 약 26,000년 전, 현재 체코 공화국에 해당하는 지역에서 처음으로 이 놀라운 기술을 선보였습니다.
사스의 평가에 동의하지만, 현대 기술의 시초는 구리의 첫 제련으로 거슬러 올라갈 수 있다고 주장할 수도 있다. 점토를 가마에 구워내는 과정은 너무 단순하여 기술 발전에 필요한 추가적인 실험을 유도하기에는 부족하다. 광석에서 최초로 추출된 금속인 구리의 제련 과정은 상당히 복잡하며, 이러한 복잡성 덕분에 추가적인 실험이 이루어졌고, 그 결과 철과 강철이 탄생하게 되었다. 금속을 지속적으로 다루는 과정에서 과학적 방법이 발전했을 가능성이 높으며, 이것이 오늘날에 이르기까지의 모든 획기적인 발전으로 이어졌다.
Consider the novelty of the first smelting of copper. To smelt copper, our ancestors had to grind copper ore, malachite (See Figure 1.), into a powder, mix it with carbon, and heat it to greater than 1085ºC (1985ºF). By the way, you can estimate the Fahrenheit temperature by multiplying the Celsius temperature by a factor of two and will only be off by < 10% from 100-1700ºC.
그림 1. 말라카이트(구리 광석)는 꽤 매력적이다. 아마도 이러한 매력 덕분에 우리 고대 조상들이 이를 제련할 만한 후보로 주목하게 된 것일지도 모른다. 저작권 2018, 로널드 C. 라스키, 인듐 코퍼레이션
야외 그릴에서 요리를 마친 후, 프로판 가스를 최대로 틀어 기름기를 태워 없애며 그릴 격자를 청소합니다. 보통 이 과정에서 그릴의 온도계는 약 600ºF를 가리킵니다. 그릴에서 뿜어져 나오는 열기가 너무 강해서, 불을 끄려고 가까이 다가가기조차 힘들 정도입니다. 말할 필요도 없이, 600ºF가 어떤 느낌인지 직접 경험해 보니 나무나 숯불로 1985ºF를 달성하는 것은 매우 어렵다는 생각이 들었습니다.
어쨌든, 저는 앞서 설명한 대로 구리를 제련해 보려고 몇몇 대학원생들을 모집했습니다. 그들은 숯을 여러 자루 구입하고, 잎사귀 송풍기를 이용해 공기를 공급하며 두 차례에 걸쳐 두 시간 동안 작업했지만, 두 번 모두 실패했습니다. 이듬해 몇몇 학생들이 통풍구가 있는 탑을 만들고, 바닥에 숯을 깔고 그 위에 도가니에 담은 구리 광석과 탄소를 올려놓았습니다. 그들이 만든 탑은 로마식 철 제련로와 비슷했습니다(그림 2 참조). 그들은 성공적으로 구리 한 조각을 만들어 냈는데, 크기는 페니 동전 정도였습니다.
그림 2. 로마식 가마. 론 박사의 학생들이 콘크리트 블록으로 비슷한 모양의 탑을 지었다.
이 두 번의 시도는 우리의 먼 조상들이 얼마나 놀라운 사람들이었는지를 보여줍니다. 그들은 어떻게 그런 생각을 해냈을까요? 분명 수많은 실패도 있었을 텐데, 어떻게 그토록 끈기 있게 버텨냈을까요? 한 가지 확실한 것은, 그들이 기원전 약 5000년경에 오늘날의 우리를 이끈 발견의 흐름을 시작했다는 점입니다. 우리는 그들에게 큰 빚을 지고 있습니다.
건배,
론 박사
