포스테키안

2019 겨울호 /Science black box

2020-01-23 67

Science black box / 화폐 속에 숨은 과학

여러분들은 여러분들의 생활 속에 수없이 많은 과학이 숨어 있다는 사실을 알고 계시나요? 여러분들이 생활하는 모든 곳에 과학이 포함되어 있다고 말할 수도 있는데요. 상품의 유통을 원활하게 하는 것에 있어 아주 중요한 역할을 하는 ‘화폐’ 속에도 많은 과학이 숨어 있습니다. 그렇다면, ‘화폐’ 속에는 어떠한 과학적 사실이 숨어 있을까요? 화폐는 단순히 만들어지는 것이 아니라 여러 과학적 원리들을 이용해 복잡한 과정을 거쳐 만들어진다는 사실! 지금부터 그 원리들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

화폐의 종류에는 ‘지폐’와 ‘동전’이 있습니다. 먼저, 지폐 속에 숨은 과학에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 우리가 흔히 사용하는 지폐의 원료는 목화 섬유로, 물에 닿는 순간 바로 물에 젖어 쉽게 찢어지는 특성이 있습니다. 이 점을 보완하기 위해 필요한 과정이 PVA 약품 처리입니다. PVA 약품 처리를 해주면 표면의 약품으로 인해 지폐의 분자구조가 깨지지 않아 물에 잘 찢어지지 않습니다. 지폐의 크기에도 차이가 존재하는데, 금액이 커질수록 지폐의 크기도 함께 커집니다. 생산 비용의 측면에서 보았을 때, 모두 같은 크기의 지폐를 만드는 것이 비용 절감에는 더 좋습니다. 하지만, 왜 굳이 지폐의 크기를 다르게 만드는 것일까요? 바로, 소액권을 고액권으로 위·변조하여 사용하는 것을 막기 위해서입니다. 금액에 상관없이 다 같은 크기를 가진다면 소액권을 고액권으로 위·변조하여 사용할 수 있습니다. 하지만, 소액권의 크기가 더 작으면 고액권으로 위·변조하기 위해서는 소액권의 크기를 늘려 위·변조를 해야 하는데 이는 불가능합니다. 이 이유로 지폐마다 크기가 다른 것입니다. 이것 이외에도 많은 과학적 원리들이 숨어 있는데 이는 지폐 생산 공정 과정에 많이 사용되고, 위·변조 지폐의 사용을 막기 위해 사용됩니다. 지폐 생산 공정 과정은 밑그림부터 평판인쇄, 단재, 포장까지 총 8가지의 공정 과정으로 이루어져 있습니다. 첫 번째 단계는 ‘평판인쇄’의 단계로 지폐의 밑그림을 인쇄하는 과정입니다. 여기서는, 자외선을 비추었을 때 위·변조 지폐를 확인할 수 있는 위·변조 방지 기능을 추가해 줍니다. 두 번째 단계는 ‘스크린 인쇄’의 단계로, 인쇄할 때 뒷면에 적힌 가격(숫자)에만 시변각 잉크를 사용해서 보는 각도에 따라 숫자의 색상이 변하도록 제작합니다. 시변각 잉크의 원리는 보강간섭에서 찾아볼 수 있습니다. 보는 각도마다 보강간섭을 일으키는 파장은 달라지고, 파장이 달라지면 색도 달라집니다. 간섭현상이 일어나는 파장의 영역은 종이 안 마그네슘 두께에 따라 결정되는데 아주 미세한 길이 차이가 색을 결정하기 때문에, 이 역시도 위·변조 방지 기능의 역할을 합니다. 세 번째 단계는 ‘홀로그램 부착’ 단계입니다. 홀로그램은 광학적 가변 디스플레이로, 대상을 여러 각도에서 비춘 정보를 평면에 담아둔 것입니다. 이 역시 위·변조 지폐를 방지하기 위해 부착하는 것으로 바라보는 각도에 따라 건곤감리 4괘, 우리나라 지도, 10000, 태극기로 변이됩니다. 홀로그램은 지폐마다 모두 다르고, 지폐 중 저액권인 천 원권은 홀로그램이 부착되지 않습니다. 오천 원권과 만 원권에는 패치 형식으로 된 홀로그램이 부착되고, 고액권인 오만 원권에는 보안 요소가 좀 더 강화된 띠 형태의 홀로그램을 부착합니다. 홀로그램은 언뜻 보면 쉽게 만들 수 있을 것 같지만, 컴퓨터로 동시에 디자인해 격자들을 보는 각도마다 따로따로 하나에 접목해야 하므로 매우 어려운 기술입니다. 홀로그램 부착 단계 이후에는 요판(앞, 뒷면)을 인쇄하고, 전지 검사 기계를 사용해서 검사를 거친 후 재단, 포장하면 모든 생산 공정 과정이 끝나게 됩니다.

출처 https://blog.ibk.co.kr/1234

그렇다면 ‘동전’에는 어떠한 과학적 원리들이 숨어 있을까요? 동전 속의 과학적 원리들은 동전의 외형에서 쉽게 발견할 수 있습니다. 먼저, 동전은 둥근 모양을 띱니다. 동전 형태의 화폐가 처음 등장하였을 때는 다각형 모양을 가진 화폐였습니다. 하지만 다각형 모양을 가진 화폐는 충격에 쉽게 마모되어 동전을 오래 사용할 수 없었습니다. 그래서 충격에도 쉽게 마모되지 않는 원 형태의 동전을 사용하고 제작하는 것입니다. 동전의 성분 같은 경우에는 서로 다른 금속들을 혼합하여 만들기 때문에 동전의 종류에 따라 색, 크기, 무게도 모두 다릅니다. 이것의 원리가 사용되는 것 중 하나가 자동판매기입니다. 자동판매기는 전기장을 통해 위조 동전을 가려냅니다. 정확히 같은 종류의 금속으로 만들어지지 않은 위조 동전은 전기를 통과시키는 양이 달라서 쉽게 알아낼 수 있는 것입니다. 또한 동전은 금속으로 만들어졌기 때문에 자석에 끌리는데, 자석의 힘으로 동전의 속도가 달라집니다. 그래서 속도의 변화를 통해서도 위조 동전을 가려낼 수 있는 것입니다. 이뿐만 아니라, 위조 동전을 가려낼 방법이 한 가지 더 있습니다. 바로, 동전 옆면의 톱니바퀴입니다. 동전 옆면의 톱니바퀴는 17세기 은화의 위조를 방지하기 위해 뉴턴이 고안해 낸 것으로, 이후 세계 여러 나라에서 은화 위조 방지를 위해 사용하고 있습니다. 우리나라 동전의 경우, 500원은 120개, 100원은 110개, 50은 109개, 10원은 0개의 톱니를 가지고 있습니다. 그런데 10원은 왜 톱니가 존재하지 않는 것일까요? 바로 제조 비용 문제 때문입니다. 10원 동전 1개의 제조 비용은 약 6원으로, 톱니를 새기게 되면 10원을 넘어가게 됩니다. 그렇기 때문에 10원 동전에는 톱니를 새기지 않는 것입니다. 지금까지 ‘화폐 속에 숨은 과학’에 대해 살펴보았는데요, 화폐에는 위·변조 화폐 사용 방지를 위해 많은 과학적 원리들이 사용되고 있습니다. 우리가 화폐를 사용할 때 결제를 위한 수단으로만 생각하는 것이 아니라 그 속에 숨어있는 과학적 원리들도 함께 생각해 보면 어떨까요?


알리미 24기 신소재공학과 18학번 백진우