엑스레이 안경: 물체를 '투시'하게 해주는 클래식 노벨티 제품

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배경

엑스레이 안경은 사용자가 고체 물체를 투시할 수 있다는 환상을 주는 노벨티 제품입니다. 플라스틱 프레임에 종이 골판지 렌즈를 장착한 안경입니다. 제조 공정에는 플라스틱 스탬핑, 제지, 인쇄, 접착이 포함됩니다. 19세기 과학자들의 실제 X선 발견에서 영감을 받아 1940년대 개그 상품으로 출시되었습니다. 오늘날 미국 팝 문화의 시대를 초월한 아이콘이 되었습니다.

엑스레이 안경은 실제로 물체를 투시하게 해주지 않습니다. 플라스틱 프레임에 두꺼운 골판지 렌즈가 있습니다. 각 렌즈 중앙에 지름 약 0.25인치(0.64cm)의 작은 구멍을 뚫고, 편광 효과를 내는 깃털로 구멍을 덮습니다. 구멍을 통해 보면 물체가 투명한 윤곽과 단단한 중심을 가진 것처럼 보입니다. 이 효과가 엑스레이 투시 환상을 만듭니다. 장난꾸러기는 안경을 쓰고 벽, 옷, 기타 물체를 투시하는 척합니다.

역사

엑스레이 안경 아이디어는 실제 X선 발견 전에는 나올 수 없었습니다. 1895년 빌헬름 뢴트겐이 X선을 발견했습니다. 19세기 말 뢴트겐과 다른 과학자들은 전자 연구를 하던 중 전자의 움직임을 시각적으로 포착하고자 크룩스 관을 검은 사진 용지로 감쌌습니다. 실험 중 형광 물질로 코팅된 플레이트가 빛나는 것을 발견했습니다. 이는 가시광선에 노출될 때만 일어나야 하는 현상이었습니다. 뢴트겐은 어떤 보이지 않는 빛이 존재한다고 추론하고 더 조사해 이 새로운 빛의 특성을 규명했습니다.

뢴트겐은 이 보이지 않는 빛이 알루미늄, 나무, 사람 피부 등을 투과할 수 있음을 발견했습니다. 그는 이 발견을 X선이라 명명하고 최초의 X선 이미지를 발표했습니다. 이후 몇십 년간 X선 과학이 더 이해되고 의료에 적용되었습니다. 과학자들은 X선을 기본적으로 이해했지만, 일반 대중은 잘못된 개념을 갖게 되었습니다. 많은 사람이 X선이 고체 물질을 투과해 벽, 상자, 옷 등을 투시할 수 있다고 잘못 믿었습니다. 이 신화는 슈퍼맨처럼 X선 시력으로 고체 물체를 투시하는 만화 영웅들에 의해 강화되었습니다.

엑스레이 안경의 초기 선구자는 1940년대 출시된 '원더 튜브(Wonder tube)'입니다. S.S. 애덤스 컴퍼니가 생산한 이 제품은 작은 깃털이 달린 구멍이 하나 있는 튜브였습니다. 깃털은 튜브 안에 숨겨져 사용자는 존재를 모릅니다. 사용자가 튜브로 자기 손을 보면 뼈가 보이는 것처럼 보입니다. 깃털을 구성하는 가닥 사이의 미세한 간격이 이 환상을 만듭니다.

이후 애덤스 컴퍼니가 '엑스레이 스펙스(X-ray specs)'를 출시했습니다. 당시 꽤 인기 있었는데, X선 개념이 새롭고 잘 이해되지 않았기 때문일 것입니다. 오늘날 대중은 더 잘 알고 있어 안경으로 물체를 투시할 수 있다고 믿지 않습니다. 하지만 엑스레이 안경은 여전히 노벨티 구매 대중을 즐겁게 하며 미국 팝 문화의 아이콘으로 남아 있습니다.

원자재

엑스레이 안경 제작에 다양한 원자재가 쓰입니다. 플라스틱, 골판지, 깃털, 마감 재료 등입니다.

플라스틱은 다양한 화학 반응으로 만드는 고분자량 폴리머입니다. 엑스레이 안경 제조용 플라스틱은 착색 용이성, 내열성, 내구성이 필요합니다. 열가소성 소재가 쓰일 수 있습니다. 다양한 첨가제를 넣어 플라스틱을 더 유용하게 만듭니다. 착색제로 디자인 요구 색상을 맞춥니다. 글리세롤 같은 가소제로 가공성과 유연성을 개선하고, 유리섬유 같은 보강재를 첨가하기도 합니다. 마지막으로 안정제와 산화방지제를 넣어 내구성을 높입니다.

플라스틱은 보통 펠렛(녹여 사용)이나 시트(펀칭 아웃) 형태로 반제품 상태로 제조사에 납품됩니다. 일부 첨가제는 프레임 성형 시점에 혼합해야 할 수도 있습니다.

엑스레이 안경 렌즈는 골판지로 만듭니다. 골판지는 나무나 재활용 종이에서 추출한 셀룰로오스 섬유로 만든 종이 종류입니다. 두께와 표면 코팅에 따라 여러 등급이 있습니다. 렌즈용으로는 얇고 치밀한 골판지를 써서 휘어짐을 방지합니다. 페인트나 실크스크린 잉크가 잘 붙도록 표면 코팅 처리가 필요합니다.

다양한 마감 재료가 필요합니다. 얇은 흰색 깃털로 환상 효과를 냅니다. 접착제로 렌즈를 프레임에, 깃털을 구멍에 고정합니다. 잉크로 렌즈를 코팅해 트릭을 강화하는 시각적 외관을 만듭니다. 보통 눈을 혼란스럽게 하는 나선 무늬를 사용합니다.

설계

엑스레이 안경 설계는 주로 프레임 크기, 모양, 색상과 렌즈 구조에 초점을 맞춥니다. 프레임은 성인용과 아동용으로 다른 크기로 생산될 수 있습니다. 모양은 보통 1950년대풍 두꺼운 검은 플라스틱 프레임을 닮았지만 변형 가능합니다.

렌즈는 깃털과 연계해 설계되어 들여다볼 때 사실적인 엑스레이 이미지를 만듭니다. 다른 합성 물체로 비슷한 효과를 낼 수도 있습니다. 렌즈 외부 디자인이 가장 다양합니다. 잉크나 접착 커버(스티커 비슷)로 장식합니다. 가장 흔히는 나선 무늬를 쓰지만, 사람이나 동물 눈을 그리거나 홀로그램으로 더 으스스한 효과를 내기도 합니다.

제조 공정

엑스레이 안경 제조는 프레임 성형, 렌즈 제작, 장식 및 포장의 세 단계로 나눌 수 있습니다.

프레임 성형

• 1 안경 프레임은 플라스틱으로 만들며 일반적으로 사출 성형으로 만듭니다. 첫 단계로 원하는 프레임의 정확한 크기와 모양의 중공 금속 몰드를 준비합니다. 프레임은 단일 유닛으로 생산하거나 조립이 필요한 별도 부품으로 만들 수 있습니다. 대부분 단일 유닛으로 만듭니다.
• 2 보관함에서 플라스틱 폴리머 펠렛을 녹이는 기계로 보냅니다. 펠렛은 보통 300°F(149°C) 고온에서 녹입니다. 펠렛이 액체 플라스틱으로 녹으면 몰드에 주입할 준비가 됩니다.
• 3 용융 플라스틱(멜트)을 매우 빠른 속도와 높은 압력(약 300~700psi)으로 준비된 몰드에 강제 주입합니다. 멜트가 몰드를 채우면 냉각·고화에 따른 수축을 보상하기 위해 약간 더 주입합니다.
• 4 폴리머가 냉각되면 몰드에서 분리합니다. 고체화된 프레임은 자동으로 몰드에서 분리되어 컨베이어 벨트나 수작업으로 다음 단계로 이동합니다. 멜트 주입 사이클은 플라스틱 냉각·고화 시간에 따라 10~100초마다 반복됩니다. 렌즈 사이의 깃털이 편광 효과를 내 물체가 투명한 윤곽과 단단한 중심을 가진 것처럼 보이게 합니다.
• 5 프레임은 거친 가장자리와 여분 플라스틱을 제거하기 위해 매끄럽게 다듬을 수 있습니다. 보통 사포 같은 연마 디스크가 회전하는 연마기로 몰드 이음새를 매끄럽게 합니다. 작업자가 프레임을 회전 디스크에 대고 원하는 질감이 될 때까지 다듬습니다. 프레임은 렌즈 장착을 위해 피팅 스테이션으로 이동합니다.

렌즈 제작

• 6 엑스레이 안경 렌즈는 골판지로 만듭니다. 디자이너가 지정한 두께와 등급의 골판지 대형 시트를 공급업체로부터 구매합니다. 렌즈를 뚫어내기 전 골판지 시트를 인쇄기에 보냅니다. 시트가 기계에 들어가 대형 롤러를 통과합니다. 롤러가 렌즈에 잉크를 전사해 외부 디자인을 만듭니다. 보통 흑백 나선 무늬입니다. 한 시트에 수많은 렌즈가 인쇄됩니다.
• 7 장식이 완료되고 굳으면 블랭킹 머신(blanking machine)으로 골판지 시트에서 렌즈를 뚫어냅니다. 골판지 시트를 기계에 넣고 롤러 아래에서 스탬퍼가 내려옵니다. 스탬퍼는 롤러에 부착된, 렌즈 정확한 크기와 모양의 금속 쿠키 커터 같은 것입니다. 골판지가 통과하면서 스탬퍼가 내려와 렌즈 정확한 모양을 잘라냅니다. 절단은 렌즈 앞면 장식이 완벽하게 위치하도록 이루어집니다. 렌즈 모양은 실제로 두 겹으로 접을 수 있게 잘립니다.

마감

• 8 펀칭 머신으로 이중 레이어 렌즈 중앙에 구멍을 뚫습니다. 컷아웃을 배치해 원하는 구멍 지름의 금속 막대가 각 렌즈 중심을 관통할 수 있게 합니다.
• 9 렌즈를 펼치고 각 구멍 위에 깃털을 접착합니다. 렌즈를 다시 접어 붙입니다.
• 10 렌즈를 플라스틱 프레임에 장착합니다. 프레임 안쪽 각 렌즈 영역에 홈이 있어 골판지 렌즈가 스냅인으로 들어갑니다. 엑스레이 안경을 비닐 봉지 포장에 넣고 골판지 카드를 상단에 스테이플러로 찍어 봉지를 밀봉합니다. 카드에는 안경 사용법을 보여주는 일러스트가 있습니다.

품질 관리

품질 관리는 엑스레이 안경 제작에 쓰이는 입고 플라스틱과 골판지에서 시작합니다. 제조사는 골판지와 플라스틱이 물리적 외관, 치수, 일관성 등 사양에 부합하는지 확인합니다. 외부 공급업체 자재의 경우 일반적으로 공급업체 측에서 품질 검사를 요구합니다. 생산 중 시트를 무작위 검사해 일관성과 인쇄 오류를 확인합니다. 불량 시트는 생산 전 제거합니다. 라인 검사원들이 생산 라인 여러 지점에 배치되어 양질의 부품만 사용되도록 합니다. 생산 속도, 압력, 블랭킹, 압연 저항을 컴퓨터로 검증합니다. 컴퓨터 센서로 각 생산 단계를 모니터링합니다. 기타 테스트 항목으로는 색상 균일성, 플라스틱 프레임의 내수성, 유연성 등이 있습니다.

부산물/폐기물

엑스레이 안경 제조 폐기물로는 사출 성형 공정의 여분 플라스틱 유출물과 블랭킹 공정의 스크랩 골판지가 있습니다. 대부분의 유출 플라스틱은 오염되지 않고 사양을 충족하면 다시 녹여 재사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 다른 제품용으로 재활용합니다. 골판지는 재활용 가능하므로 여분 스크랩을 수거해 재활용합니다.

미래

엑스레이 안경은 예전만큼 인기가 없습니다. 이런 개그 상품을 취급하는 노벨티 매장조차 찾기 어렵습니다. 따라서 현재 노벨티 엑스레이 안경 설계에 큰 변화는 없을 전망입니다. 미래에는 종이와 플라스틱 생산 기술 개선이 엑스레이 안경 생산에 반영될 것입니다.

진짜 작동하는 엑스레이 안경 제작은 불가능하지만, 일부 물질을 투시하는 안경 개발은 유망합니다. 한 제품으로 특정 옷감을 투시하는 고글이 출시되었습니다. 이는 X선이 아닌 빛을 이용합니다. X선처럼 특정 가시광선과 적외선이 옷감 섬유 등을 투과할 수 있습니다. 물체가 이 빛을 반사하고, 이 반사광을 볼 수 있습니다. 보통 옷 표면에서 반사된 빛이 인체 반사광을 압도해 볼 수 없습니다. 이 고글은 민감한 카메라로 옷에서 나온 빛을 걸러내고 신체에서 반사된 적외선을 포착해 덮개를 보이지 않게 하고 물체를 보이게 합니다.

더 알아보기

서적

"Paper." Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 18. R. E. Kirk and D. F. Othmer, eds. 뉴욕: John Wiley & Sons, 1996.

"Plastics Processing." Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 19. R. E. Kirk and D. F. Othmer, eds. 뉴욕: John Wiley & Sons, 1996.

정기간행물

Munden, M. "Mike Harden: Prank Items Reflect Changing Sense of Humor." The Columbus Dispatch (2001년 2월 16일).

기타

McCarron, Brett. "The Real Secret Behind X-Ray Specs." How It's Done Web Page. 2001년 12월. < https://www.olywa.net/blame/how/how4.htm >.

The S. S. Adams Company Web Page. 2001년 12월. < https://www.ssadams.com >.

Perry Romanowski