펜의 종류별 지우기 실험을 해봅시다.

 펜의 종류별
 지우기 실험
연구 동기
   지워 지는 젤 잉크 볼펜을 보고 너무 신기하여 하루 종일 썼다

   지웠다 한 적이 있었는데, 그 신기한 볼펜도 한 가지 단점은

   있었다. 마찰열에 의해 지워진 것이어서 주변 온도가 영하10도

   이하로 내려가면 글씨가 다시 나타나는 것이다. 나는 이 다음에

   그런 단점이 없는 볼펜을 만들어 보고 싶다. 그러기 위해서는

   여러 종류의 펜의 성분을 알고, 그 성분에 따른 지우는 방법을

   알아보아야 할 것 같아서 이번 연구를 하게 되었다.


연구 목적

펜을 지우려면 펜의 잉크 성분을 알아야 그에 따른 지울 수 있는 방법을 
알아낼 수 있다. 볼펜이 천이나 소파, 벽지 등에 묻었을 때 지우는 방법은 
정보가 아주 많았다. 하지만 종이에 써진 볼펜을 지우는 방법은 찾아 볼
수 없었다. 그래서 해 보기로 하였지만 완벽하게 지우는 방법은 없을 것
같다. 왜냐하면 종이 위에 쓴 볼펜을 지우려면 종이가 찢어질 수 있기 
때문에 너무 센 힘으로 지울 수는 없기 때문이다. 
이번 실험은 각각의 펜 잉크의 성분을 알아보고 
그 성분을 지우려면 어떤 도구로 지워야 지워질지 
예상하여 실험해 보려고 한다.
이론적 배경

가. 볼펜의 종류 – 볼펜은 잉크의 성질에 따라 아래와 같이 3가지로 나뉜다.
 1)유성(油性)볼펜 – 유성이라는 말은“기름 성질이 있는”이다. 따라서 기름처럼 물이 묻어도
    번지지 않는다. 또 기름처럼 잘 증발하지 않기 때문에 뚜껑을 닫지 않아도 무방하다. 
    그러나, 기름처럼 끈적이는 성질 때문에 꽉 눌러서 글을 써야 하고, 오래 쓰다 보면 잉크  
    찌꺼기가 생기기도 한다.
 2)수성(水性)볼펜 – 수성이라는 말은 “물의 성질이 있는”이다. 수성이기 때문에 물이 묻으면 금방
    번지고 쉽게 증발하기 때문에 반드시 뚜껑이 있어야 한다. 아주 부드럽게 써 진다는 장점이 있다.
 3)중성(中性)볼펜 – 유성펜과 수성펜의 장점을 취하고, 단점을 보완하여 만들어서 둘의 중간 정도의 
    성질을 가지고 있다. 물이 묻어도 번지지 않으며 아주 부드럽게 잘 써진다. 잉크 찌꺼기가 없어서 
    많은 사람들이 선호하고 있다. 그러나, 공기 중에 오래 두면 수성펜처럼 잉크가 증발하기 때문에 
    이를 보완하기 위해 “젤”성분을 섞어 넣는다. 이 때문에 “젤러펜”이라고도 불린다.
 4)지워지는 젤러펜 – 마찰열이 65도에 도달하면 지워지는 특수 잉크와 마찰열을 높여주는 특수 고무가 
    부착되어 지울 수 있는 볼펜이 새로 개발 되었다. 그러나, 주변 온도가 영하 10도 이하로 내려 
    가면 잉크가 다시 나타나므로 중요한 필기 시에는 사용 주의가 필요하다. 

    
     



  나. 유성펜을 지우는 이론적 방법 – 수성펜을 제외하고는 모두 기름 성분이 들어가 있으므로 유성펜을 
      지우는 방법에 대해 조사해 보았다. 유성펜은 주성분이 기름이어서 유기용매로 지울 수 있다.
      유기 용매로는 에탄올, 메탄올, 헥세인, 클로로폼등이 있다. 이번 실험에서는 손쉽게 구할 수 있는
      유기용매 성분이 들어있는 소독용 에탄올, 아세톤, 물파스, 과산화수소수를 써서 실험해 볼 것이다.
    1)에탄올 – 에틸알코올이라고도 하는 알코올의 한 종류이다. 알코올은 휘발성이 강한데 공기 중에서 
             휘발되는 과정에서 볼펜의 잉크성분까지 휘발 시킬 수 있다.
    2)아세톤 – 화학실험실에서 가장 많이 쓰는 유기용매이다. 집에서 쓰는 아세톤은 실험실에서 쓰는 
             아세톤을 수십배 정도 희석시킨것.
    3)물파스 – 물파스의 주성분은 사이옥신이라는 화학물이고 볼펜 잉크의 주성분은 다이옥시겐이다. 
             이 두 화학물이 서로 만나서 일으키는 격렬한 거부반응을 이용하여 지워진다.
    4)과산화수소수 – 산소방울을 이용한 산소계표백제로서 과탄산나트륨의 원료이다. 
                  약국에서 소독용 과산화수소수를 구할 수 있다.
    
 

1. 두꺼운 도화지를 가로 세로 6.5cm크기로 40장 잘라 둔다.
2. 볼펜은 유성볼펜, 수성펜, 중성펜, 지워지는 젤러펜 4가지 모두 검정색으로 준비하였다.
   같은 성분의 펜일지라도 색깔에 따라 지워지는 정도가 다를 수 있겠지만 모든 색의 볼펜을 
   실험하기는 너무 힘들어서 유성볼펜만 빨간색으로 하나 더 준비하여 비교해 보기로 하였다.
3. 지우는 용매로는 지우개, 물파스, 소독용에탄올, 과산화수소수, 물, 아세톤, 지워지는 젤러펜에 
   달려 있는 플라스틱을 준비하였고, 인터넷에서 옷감에 묻은 볼펜 지우는 방법 중 에탄올로 
   지운 후 과산화수소수로 표백하면 잘 지워진다는 것을 보고 실험에도 적용해 보았다.
4. 먼저 잘라진 종이 위에 볼펜 종류와 지우는 용매를 순서대로 적는다.
   (예를 들면, 유성-지우개, 유성-물파스…)
5. 한 종류의 볼펜당 8장의 종이를 쌓아두고, 각 종이에 적힌 볼펜으로 자를 대고 세로 1.5cm 선을 긋는다.
6. 첫 번째 지우개로 지우기 실험 – 선에 지우개를 대고 10회 한쪽 방향으로 힘차게 지운다. 단, 같은 힘으로 지우도록 최대한 노력한다. 모든 단계에서 지우기 전과 지운 후 사진을 찍는다.


연구 내용

 가. 유성볼펜 지우기
   







연구 결과
 가. 유성볼펜 :      에탄올            
            에탄올+과산화수소수 > 아세톤 > 물파스 순으로 지워졌다.
            지우개, 과산화수소수, 물, 플라스틱으로는 아무 변화 없었다.
 나. 수성펜 : 에탄올+과산화수소수 > 에탄올 > 과산화수소수 > 물  
                > 물파스 > 아세톤 순으로 지워졌다.     
           플라스틱, 지우개로는 아무 변화 없었다.
 다. 중성펜 : 물파스만 약간 지워지고 다 아무 변화 없었다.
 라. 지워지는 젤러펜 : 젤러펜도 역시 중성이라 중성펜의 결과처럼 거의 변화가 없었다.
                  펜에 부착되어 있는 플라스틱으로만 깨끗하게 지워졌다.   
 마. 빨강 유성펜 : 빨강유성펜은 검정유성펜과 마찬가지 결과를 보였으나, 조금 더 지워지는 
               것 같았다. 아마도 빨강 색소가 검정 색소보다 더 잘 지워 지는 것 같다.

            
연구 결론

유성펜은 에탄올에는 반응하고, 과산화수소수에는 반응하지 않았다.
수성펜은 물에 잘 지워지므로 에탄올이나 과산화수소수, 아세톤 등이 모두 
액체이기 때문에 모두 반응을 나타내었다.
그리고, 중성펜은 유성과 수성펜의 단점을 줄이고, 장점만을 모아 만든 
신제품이라 역시 지우기가 힘들었다. 
지워지는 젤러펜은 중성이라 중성펜과 결과가 비슷했지만, 지우개와 물파스로 
지울 때 약간의 마찰열이 생겨 조금 지워지는 듯 했다.
과학 기술이 발달함에 따라 어떤 새로운 제품이 연구 개발 될지 
정말 기대가 된다.
연구를 마치며
이번 연구는 여러 가지 허점이 많았다고 생각된다.
펜들의 색에 따라 지워 지는 정도가 약간씩은 차이가 있을 것이고, 선의 굵기도
달라서 같은 조건에서 실험하지 못했다. 그러나, 각종 펜들의 종류와 특징, 
장단점을 알고 지울 수 있는 방법을 연구해 보면서 하찮게만 여겼던 내 필통안의
필기구들을 다시 한번 생각해 볼 수 있는 기회가 되었다고 생각한다.
이제는 실험할 때 소독용 에탄올을 쏟아 흔적이 남은 거실 원목 탁자를 깨끗하게
할 방법은 없을 지 연구하고 싶어진다.

 

 어린이 과학동아 2010년 5월15일자
 네이저 지식백과