지우개를 이용해 연필로 쓴 글씨를 문지르면 종이는 깨끗하게 지워지는 원리는?

Question

지우개를 이용해 연필로 쓴 글씨를 문지르면 종이는 깨끗해지고 검은 지우개 가루가 남습니다. 흑연 가루와 종이 표면의 상호 작용에 관련하여 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

종이 표면은 겉보기엔 매끄러워 보이지만, 셀룰로스 섬유가 복잡하게 얽혀 있는 거친 구조로 탄소 원자가 얇은 판 모양으로 이루어진 흑연이 약간의 마찰만 주어져도 쉽게 잘 떨어져 나와 연필 글씨를 쓰면 종이 섬유의 미세한 틈새에 걸려 붙어 있는 상태가 됩니다.

이때 지우개로 문지르면 발생하는 마찰열로 지우개 표면이 말랑해지는데, 이때 지우개가 흑연을 끌어당기는 분자 간 인력이 종이와 흑연 사이의 힘보다 훨씬 강하기 때문에 종이의 흑연 입자가 지우개 쪽으로 달라붙게 되는 것입니다.

흑연을 흡착한 지우개 표면은 마찰력을 견디지 못하고 벗겨지며 돌돌 말려 지우개 가루'형태로 떨어져 나갑니다. 이 과정을 통해 종이에 묻은 흑연이 제거되고 검은 가루만 남게 됩니다.