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절삭·천공·연삭 도구

구석기시대의 원시 형태 초퍼는 도끼로 발전되었을 뿐만 아니라 칼이라는 도구로도 발전되었다.

도끼와는 달리 칼날은 길이 방향으로 벨 수 있도록 만들어졌고, 손잡이는 칼날에 알맞게 붙어 있었다. 단검은 신석기시대부터 존재했고, 사냥용(또는 전투용) 칼은 철기시대부터 모양·크기 등이 천천히 발전했다. 사장(私匠)이 출현함에 따라 여러 장인들의 전문작업에 적합한 칼이 제작되었다. 구멍을 뚫는 도구로는 드릴·송곳 등이 있다.

송곳은 바늘처럼 밀어넣어 구멍을 뚫고, 드릴은 절삭날로 재료를 깎아 구멍을 뚫는다. 활이 발명되자(후기구석기시대) 활시위로 송곳자루를 돌려 구멍을 뚫는 활비비(bow drill)가 만들어졌다. 초기(청동기시대로 추정됨)의 드릴은 화살촉 모양이었고, 19세기말에 와서야 나선홈 드릴이 사용되었다. 기어가 달린 핸드드릴은 1805년에 발명되었고, 1822년에는 한쪽 방향으로만 회전하는 성질을 이용한 나선홈이 패인 드릴을 더 효율적으로 사용했다.

금속시대의 위대한 발명 가운데 하나는 이빨이 있는 날을 가진 톱이다.

톱으로 판자를 켜는 그림은 BC 1500년경의 이집트 벽화에서 볼 수 있다. 확실하지는 않지만 이집트인들은 피라미드를 세우기 위해 이빨이 없는 톱으로 목재 이외의 재료, 즉 단단한 돌을 가공했을 것이다. 청동기시대에는 활톱날과 비슷한 톱이 사용되면서 오늘날의 형태로 발전되기 시작했다. 쇠톱은 BC 7세기 중반에 만들어졌으며, 로마 시대의 필리니우스는 톱날을 교대로 어긋나게 설계하여 톱밥이 잘 빠져나오도록 했다.

이 당시의 틀에 끼워 쓰는 톱은 보강살(stiffening rib)로 톱날이 휘지 않게 만들어졌다. 서로마 제국의 멸망 이후에는 오히려 톱이 많이 사용되지 않았다. 15세기에 자를 때 공간이 생기도록 하는 M형 톱날이 개발되어 오늘날의 가로톱에 사용되고 있으며, 통나무를 길이 방향으로 켜서 널빤지를 만드는 톱(pit saw)도 중요하게 사용되었다.

17세기 유럽에서 수력압연기를 이용하여 목이 넓고 두께가 얇은 철의 제조가 가능해져 여러 종류의 톱이 만들어졌다. 연귀통(miter box)는 톱질 때 톱의 각도를 고정시키는 보조도구로 사용된다.

줄은 끌처럼 생긴 작은 이빨이 많이 있어 재료를 조금씩 깎아낸다. 청동줄은 BC 1500년경 이집트에서 사용되었으며, 철기시대에 널리 쓰이게 되면서 형태도 다양해졌다. 1750년경부터는 줄을 기계로 만들었다.끌의 기원은 석제손도끼이며, 후기신석기시대에는 형태가 더욱 갖추어져서 플린트나 흑요석으로 만든 끌로 무른 돌을 가공했다.

청동과 주형(鑄型)을 사용하면서 나무자루에 짧은 끌을 달 수 있게 되었다. 철이 사용되면서부터는 끌의 날은 화덕의 숯불 속에서 탄소와 접촉시켜 경화강으로 만들어졌다. 그리고 대패는 자루 속으로 들어간 절삭날이 있는데, 이 날이 자루 밖으로 약간 나와 있어 나무 표면에서의 절삭깊이가 일정하다.

대패의 원형은 확실하지 않지만, 나무를 까뀌로 먼저 다듬은 뒤 숫돌처럼 보이는 평평한 물체로 표면을 갈아낸 것을 이집트 시대의 유물에서 볼 수 있다.

가장 오래된 대패는 폼페이에서 발견되었으며, 필요한 것은 모두 갖추어져 있었다. 로마 제국의 멸망 이후에는 거의 쓰이지 않았으며, 17세기 후반에 다시 널리 사용되었다. 19세기 이후에는 영국과 미국에서 쐐기가 없이 철로 된 자루를 가진 대패가 널리 쓰였다.

보조도구

작업대나 바이스는 공작물과 도구를 자유롭게 움직여야 하는 작업에는 적합하지 않고, 크고 일정한 방향으로 힘을 가할 필요가 있을 때 사용된다.신석기시대에 작업대가 쓰였다는 증거가 유럽에서 발견되었다.

대패를 최초로 사용했던 로마 시대에는 작업대가 널리 쓰였는데, 작업대 위의 구멍에 나무못을 끼우거나, T형 고정구, 또는 끈으로 묶어 공작물을 고정시켰다. 금속가공, 주로 단조작업에 사용되는 작업대인 모루는 초기에는 평평한 돌로 만들었으며, 나중에 철로 만든 뿔을 붙였다.

작업대에 붙일 수 있는 고정 바이스는 1570년경부터 쓰였다. 초기의 바이스는 렌치로 너트를 돌려 공작물을 고정시켰지만, 16세기말에는 T형 손잡이가 달린 나사(볼트)를 돌려 고정시켰다(그림4). 집게·플라이어 등은 손으로 잡기 힘든 공작물들을 잡기 쉽게 해준다. 청동제집게는 BC 3000년경에 쓰였으며, 핀셋처럼 용수철에 의해 벌어지는 집게는 BC 500년경에 그리스의 대장간에서 널리 사용되었다.

플라이어나 이와 비슷한 연장들은 로마 시대에 못을 뽑거나 자르는 등 여러 용도로 쓰였다.

나사식 도구

BC 3세기에 아르키메데스에 의해 발명된 것으로 알려진 나사식 기구는 물 펌프와 무거운 물체를 들어올리는 '웜나사'(endless screw)인데, 단지 움직임의 방향을 바꾸는 장치였다.

BC 1세기부터는 포도주, 올리브 기름 등의 제조에 무거운 나무나사를 이용한 기계를 사용했으며, 15세기에 금속으로 만든 나사와 너트가 발명되었고, 박스 스패너(box spanner : 일반 스패너를 사용할 수 없는 오목한 부분의 볼트·너트를 돌리기 위해 사용되는 상자형의 스패너)로 이들을 조였다.

자루가 달린 드라이버는 1850년경 자동나사절삭기가 발명된 이후 널리 사용되었다. 나사와 너트를 풀거나 조이는 렌치(또는 스패너)는 초기에 주철로 만들었으나, 요즘에는 낙하단조방식으로 만든다.

측정도구

다림선(plumb line)은 끝에 추가 매달린 줄이며, 연직선을 살펴볼 수 있다.

이집트 시대에서 문자 E를 닮은 기구가 발명되었지만, 수세기 동안 사용되지 않다가 오늘날 다시 사용되고 있다. 수평선을 정의하는 수준기는 초기에 'A'나 'T' 모양의 틀을 사용했으며, 1661년 물이나 알코올이 든 유리관 속의 기포를 사용한 방법이 개발되었다. 직각자는 초기에 나무를 직각으로 붙여 사용하다가 점차 각도를 조절할 수 있도록 개발되었다. 컴퍼스·분할기(divider)·캘리퍼스는 모두 중심축에 연결된 2개의 다리를 가진 기구로서, 짧은 길이를 잰다.

컴퍼스·분할기는 다리가 곧고, 캘리퍼스의 다리는 굽어 있다. 분필선은 분필가루가 묻은 실을 팽팽하게 당긴 뒤 튕겨서 하얀 직선자국을 남기는 도구이다. 이집트 시대에는 오커(산화철의 가루)만 사용했으나, 오늘날에는 오커에 분필가루를 섞어 사용한다.

이집트 시대의 자[尺]는 나무나 돌로 만들어졌다. 로마 시대에는 청동제접자를 사용했으며, 중세와 르네상스 시대에는 눈금자가 쓰였다. 척도는 국가와 도시마다 달랐지만, 지역적으로 표준자를 사용하기도 했다(이집트).

동력공구

이 용어는 동력손공구나 이동식 동력기계를 의미하며, 고정식 동력기계와는 구별된다.

주로 전기, 즉 전동기로 구동되지만, 압축공기를 이용한 작은 도구도 여기에 속한다. 제2차 세계대전 이전에는 공장에서 제한적으로 사용되었지만, 지금은 주로 실내 작업용으로 대량생산된다.