여러 가지 재료를 가공하여 실생활에 유용한 제품을 만드는 것을 제조라 하고, 이러한 제품을 만드는 과정에서 사용되는 수단이나 활동을 제조 기술이라 한다. 여기서 가공이란 원료나 재료를 인공적으로 처리하여 새로운 형태로 만들거나 기능을 더하는 일을 말한다.
SECTION · 01
재료가 시대를 바꾼다
선사 시대를 석기·청동기·철기 시대로 나누는 기준은 바로 ‘어떤 재료로 도구를 만들었는가’이다. 재료의 등장은 곧 새로운 도구와 제품, 그리고 새로운 시대로 이어졌다.
MATERIALS & MANUFACTURING
돌에서 청동으로
청동에서 철로
철에서 신소재로
재료가 시대를 바꾼다
새로운 재료의 등장은 새로운 도구와 시대를 열었다
SECTION · 02
제조 기술의 특성
한 시대의 사회와 문화 발전을 이끄는 제조 기술은 자원을 이용해 새로운 제품을 만들어, 다양한 분야의 기초가 되고 삶의 질을 높인다.
재료의 사용
다양한 원료를 활용해 제품을 만든다
제품 가치 향상
성능을 높여 제품의 가치를 더 높인다
일자리 제공
새 제품 개발로 많은 일자리가 생긴다
경제 발전 기여
생산·소비에 영향을 주어 경제를 발전시킨다
인류는 어떤 재료로 도구를 만들었는가에 따라 시대를 구분해 왔다. 각 시대를 눌러 어떤 재료가 삶을 바꾸었는지 살펴보자.
재료로 본 시대 타임라인
단계를 눌러 시대별 대표 재료와 쓰임을 확인하세요. 지금은 플라스틱·신소재의 시대입니다.
철은 왜 청동보다 늦게 사용되었을까? 철은 청동보다 녹는점이 훨씬 높아, 이를 녹여 다루는 데 더 높은 온도의 기술이 필요했기 때문이다. 이렇듯 재료를 다루는 기술의 발달이 새로운 재료의 활용을 가능하게 했다.
SECTION · 03
오늘날의 네 가지 대표 재료
제품을 만들 때는 목적에 맞는 재료를 골라 알맞은 방법으로 가공해야 한다. 오늘날 주로 쓰는 목재·금속·플라스틱·신소재를 눌러 특성을 비교해 보자.
네 가지 재료의 특성 탐색
같은 제품이라도 쓰는 재료가 다른 이유는 재료마다 특성이 다르기 때문이다.
목재 — 쌓아 둔 제재목
나무의 줄기를 켜서 만든 판재를 쌓아 둔 모습이다. 목재는 가볍고 가공하기 쉬우며, 나뭇결 무늬가 아름답고 따뜻한 느낌을 준다.
📷 Alex Jones (Unsplash) / Wikimedia Commons · CC0
플라스틱 — 원료 알갱이(펠릿)
플라스틱 제품을 만드는 원료가 되는 작은 알갱이(펠릿)이다. 플라스틱은 주로 원유를 가공해 만들며, 값이 싸고 가벼우며 다양한 모양으로 성형할 수 있다.
📷 SuSanA Secretariat / Wikimedia Commons · CC BY 2.0
SECTION · 04
깊이 보기 ① 목재의 가공재와 금속의 종류
원목은 흠이 있거나 변형되기 쉽고 큰 판을 얻기 어렵다. 이런 단점을 개선해 활용도를 높인 것이 목재의 가공재다.
합판
얇게 깎은 판을 나뭇결이 직각이 되도록 홀수 겹으로 접착. 넓은 판과 곡면 제작이 가능하다.
용도 · 학교 책상판집성재
각재를 나뭇결 방향으로 나란히 붙여 만든다. 무늬가 아름답고 강도가 크다.
용도 · 실내 가구파티클 보드
나뭇조각을 부순 뒤 접착제로 열·압력을 가해 뭉친다. 강도가 균일하고 소리를 잘 흡수한다.
용도 · 칸막이 책상중밀도 섬유판(MDF)
목재 섬유질을 접착제로 결합해 열·압력을 가한다. 가볍고 조직이 치밀하며 가공이 쉽다.
용도 · 실내 장식재금속은 크게 철을 주성분으로 하는 철금속과 그 외의 비철금속으로 나뉜다. 다섯 가지 금속을 눌러 특성과 쓰임을 살펴보자. 순철·탄소강·주철은 철금속, 구리·알루미늄은 비철금속이다.
금속의 종류 탐색
철금속은 탄소 함유량에 따라 성질이 달라진다.
금속(비철금속) — 구리선 코일
가는 구리선을 촘촘히 감아 만든 코일이다. 구리는 비철금속으로 열과 전기를 잘 전달하고 잘 녹슬지 않아 전선 등에 널리 쓰인다.
📷 Raimond Spekking / Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
SECTION · 05
깊이 보기 ② 플라스틱과 신소재
플라스틱은 열에 대한 성질에 따라 두 가지로 나뉜다. 각 종류를 눌러 차이를 확인해 보자.
플라스틱의 분류 탐색
열을 다시 가했을 때 녹는지 아닌지가 분류의 기준이다.
혁신적인 재료는 세상의 변화를 이끄는 원동력이다. 원하는 성질을 얻기 위해 원료를 조합·변화시켜 만든 신소재 여섯 가지를 눌러 보자.
신소재 탐색
신소재는 기존 재료의 특성을 바꾸거나 결점을 보완한 새로운 재료다.
신소재 — 탄소 나노 튜브 실
탄소 나노 튜브를 실처럼 자아낸 모습이다. 강철보다 강하고 유연하며 가볍고 전기·열 전도율이 우수해 방탄복·자동차 소재 등에 쓰인다.
📷 CSIRO / Wikimedia Commons · CC BY 3.0
신소재 — 광섬유
다발의 끝에서 빛이 반짝이는 광섬유이다. 빛을 섬유 내부에서 전반사시켜 멀리 전달하며 광통신과 내시경 등에 활용된다.
📷 BigRiz / Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0
SECTION · 06
형성평가 · 점검 5문항
배운 내용을 스스로 점검해 보자. 보기를 누르면 바로 채점되고 해설이 펼쳐진다.
맞힌 문제 0 / 5
Q1
다음 설명에 해당하는 것은?
“여러 가지 재료를 가공하여 실생활에 유용한 제품을 만드는 것”
“여러 가지 재료를 가공하여 실생활에 유용한 제품을 만드는 것”
해설. 재료를 가공하여 유용한 제품을 만드는 것을 제조라 하고, 그 과정에 쓰이는 수단·활동을 제조 기술이라 한다.
Q2
목재의 특성으로 옳지 않은 것은?
해설. 목재는 열과 전기를 잘 전달하지 않아 주방 조리 도구 손잡이 등에 쓰인다. 열·전기를 잘 전달하는 것은 금속의 특성이다.
Q3
철금속 중 탄소 함유량이 가장 많아 단단하지만 강한 충격에는 깨지기 쉬운 것은?
해설. 탄소를 가장 많이 가진 철금속은 주철로, 단단하고 잘 녹슬지 않지만 강한 충격에 깨진다. 구리·알루미늄은 비철금속이다.
Q4
열을 가하면 녹아 부드러워져 다양한 모양으로 변형할 수 있는 플라스틱은?
해설. 열가소성 플라스틱은 열을 가하면 녹아 재가공이 가능하다. 열경화성은 한번 굳으면 다시 열을 가해도 녹지 않는다.
Q5
다음 설명에 해당하는 신소재는?
“매우 낮은 온도에서 전기 저항이 0이 되어 에너지를 손실 없이 전달한다”
“매우 낮은 온도에서 전기 저항이 0이 되어 에너지를 손실 없이 전달한다”
해설. 전기 저항이 0이 되는 신소재는 초전도체로, 자기 공명 장치(MRI) 등에 활용된다.
핵심 정리
제조 기술
재료를 가공해 제품을 만드는 활동
다양한 분야의 기초, 삶의 질 향상
목재
가볍고 가공 쉬움 · 무늬 아름다움
가공재: 합판·집성재·파티클 보드·MDF
금속
충격에 강함 · 전성·연성
철금속(순철·탄소강·주철) / 비철(구리·알루미늄)
플라스틱
가볍고 값쌈 · 다양한 모양
열가소성 / 열경화성
신소재
결점을 보완한 새 재료
형상 기억 합금·초전도체·그래핀 등
재료와 시대
석기→청동기→철기→신소재
재료를 다루는 기술이 시대를 열었다