[브러쉬상식] 브러쉬는 한 홀에 얼마나 심겨져 있을까?

브러쉬테크를 자주 이용해 주시는 거래 업체 연구원이 문의를 해 왔다.

직경 4mm의 홀에 전자동으로 심은 직경 0.06의 브러쉬모의 가닥수를 물어온 것이다.

수치상의 계산은 어렵지 않다.

4mm 홀의 단면적을 구하고, 0.06mm 브러쉬모의 단면적을 구한다.

그렇게 해서 4mm 홀에 완전히 채웠을 때 얼마나 들어갈 수 있는가를 알 수 있다.

여기에 패킹률(유효공간 비율) 을 고려해서 보정을 해주면, 4000가닥 정도가 들어갈 수 있다.

그럼 실무적인 측면에서 다시 점검하기로 해 보자.

현장에서의 식모과정을 살펴보면, 드릴로 홀을 뚫고 식모하는 작업을 자동화기기에서 수행한다.

약간의 공차가 0.06mm의 세계에선 상상이상의 숫자로 나타나기도 하는 것이다.

일단 공차를 무시하고 가득 채웠다고 할 때를 상정해 보자.

우선 브러쉬모를 심기 위해서 반으로 접는다.

그리고 그 접힌 부분을 핀으로 4mm홀 안쪽에 박아 넣는 것이다.

그렇게 해서 우리가 외부에서 보는 브러쉬모개수는 심은 가닥수의 2배의 양이 된다.

이러한 과정속에 4mm의 공간 중에 핀이 차지하는 공간에는 브러쉬가 들어갈 수가 없다.

더불어 바닥쪽에서는 브러쉬가 한곳으로 뭉치기 때문에 핀에서 먼곳에 작은 사각이 만들어 진다.

이렇게 해서 이론상 순수 단면적 비율로 심길 수 있는 양의 60%정도가 심겨질 수 있는 최대수가 되는 것으로 보인다.

하지만 항상 물리적으로 최대개수를 심을 수 있는 것은 아니다.

상상보다 더 얇은 개체의 세계에선 0.01미리의 유격도 전체개수에는 상당한 영향을 미친다.

<실제 검증>

우선 수작업으로 카운팅 가능한 0.1mm로 검증하기로 하였다. 한 홀에 들어가 있는 재료뭉치를 뽑아서 핀셋으로 세어 보는 것이다.

위 사진의 0.4미리의 홀에 식모되어 있는직경, 0.1mm의 모 두 묶음을 채취했다.

(가닥수: 홀단면적/모단면적*패킹률)을 계산해 보면, 이론적으로는 약1450가닥 정도가 들어갈 수 있다.

이제 실제로 카운팅해보았다

최적의 양으로 계산해 자동화기기로 심은 브러쉬에서 두 묶음을 채취해서 흰바탕 A4용지 위에 올려서 정성껏 세었다.

하나는 358가닥, 또 하나는ㄴ 364가닥이 나왔다. 대략 360가닥이 심겨져 있는 것이다.

반으로 접힌 것을 펴서 카운팅했기에, 실제 대상에 닿은 것은 2배인 720가닥이 된다. 즉, 한 홀에 720가닥이 심겨져 있다는 것이다.

위에서도 언급했듯이, 브러쉬를 접어 핀으로 고정시키는 식모법을 쓰기 때문에 핀의 굵기, 그리고 바닥의 4각, 위의 벌어짐 등을 고려하면

단면적의 60%정도가 물리적으로 심을 수 있는 한계처럼 보인다.

한계까지 채우면 과밀현상이 나타나기에 현장에서 빽빽한 정도의 입모율은 50%~55% 정도로 보인다.

위의 결과는, 720/1450 대략 50%정도의 입모율을 나타내고 있다.

그 결과 아래와 같이 과밀로 인한 부작용이 없는 꽉찬 입모율로 나타나는 것이다.

(위에 보이는 가닥수는 720개)

0.06mm의 브러쉬모로 다시 치환해 보면,

처음에 연구원이 물어온 4mm의 홀에 들어갈 수 있는 0.06굵기의 브러쉬모 가닥의 수가 약 4000가닥이었기에,

실제로 현장에서 빽빽하게 심겨지는 양은 2000~2200가닥 정도가 될 것이다.

이것을 반으로 접어서 현장에서 사용하기에 4mm의 작은 공간안에서