샤프닝의 실재 (공학적으로 바라본 연마 3-3)
3. 샤프닝의 실재-1, 샤프닝의 실재-2, 샤프닝의 실재-3
중, 1. 스테인리스강은 예리해지지 않는다?
3. 샤프닝의 실재-1, 샤프닝의 실재-2 에 이어
문제는 세라믹 숫돌입니다.
흔히 사용하는 마그네시아계 세라믹숫돌인 나니와 초세라, 샤프톤 인의흑막/유리숫돌은 전부 알루미나를 연마재로 사용하고있습니다. 연마재의 농도도 높고, 물에 녹는 마그네시아계 본딩을 사용하여, 표면이 녹으며 새로운 연마재 입자를 노출시키기 때문에 연마속도도 빠르지요, 연마속도가 빨라 물숫돌이나 천연숫돌 대비 평 무너짐도 훨씬 적습니다.
(소결되어 단단한 유리덩어리 같은 느낌을 주는 스파이더코 세라믹 숫돌등의 신터드 세라믹이 아닌, 초세라, 인의흑막 같은 마그네시아계 숫돌은 물에 오래 담궈두거나 세제에 닿으면 연화되니 사용이 끝나면 헝겁으로 잘 닦아 응달에서 건조해줘야 합니다. 연마재 성분은 화학적으로 안정하기 때문에 변함이 없지만, 연마재를 잡아주는 바인더(=본드)가 물러져 흐물어집니다. 또, 빨리 말린다고 선풍기 바람을 쏘이면 급격하게 건조되며 크랙이 발생하니 관리에 주의해야합니다. 참고 : 나노혼의 경우은 특수한 바인더를 사용하여서 물에 담궈두고 쓰는 것은 괜찮다고 합니다. )
표면이 실리카 대비 경도가 높은 입자로 구성되어 있어 제대로 연마작용을 하므로, 세라믹 숫돌을 만드는 회사는 우리 제품은 연마재 농도가 높아서 슬러리 없이도 사용가능하고, 간혹 아예 슬러리를 흘려가며 사용하라고 하기도 합니다.(갈려나온 철 칩에 흠집 나는 것과 연마재에 의해 불필요하게 숫돌 자체가 빠르게 마모되는 것을 막아줍니다.)
저합금 탄소강~보통 스테인리스 경우 세라믹 숫돌만 하더라도 완벽한 연마가 가능합니다.
반면 바나듐이 다량 함유된 고급 고합금 공구강의 경우 카바이드 입자 직경보다 작은 수준까지의 예리함을 내려고 하면 문제가 생깁니다.
바나듐 카바이드가 알루미나보다 훨씬 단단해서 바나듐카바이드 입자가 있는 영역은 숫돌이 날물을 가는게 아니라 날물이 숫돌을 가는 현상이 발생하기 때문입니다.
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카바이드 입자 크기보다 굵은 입도의 거친 것인 경우 매트릭스를 갈아내고, 갈려나온 카바이드입자가 섞인 슬러리를 사용해서 연마하는 게 가능하지만, 카바이드 입자 크기 이하의 미세한 입도에 해당하는 고운 마감을 경도가 모자라는 연마재로 하려고 하면 제대로 되지 않습니다.
그래서 바나듐이 들어간 하이스강은 제아무리 세라믹 숫돌이라고 해도 어느 정도 까지만 갈리고, 그 뒤론 아무리 고운 것으로 갈아도 예리해지지 않았던 것이지요.
연마를 아무리 잘하는 사람이 갈더라도 연마재와 강재성분의 근본적인 경도차는 극복할 수 없기 때문입니다.
그러면 어떻게 해야 할까요?
바나듐 카바이드보다 단단한 연마재인 다이아몬드, 혹은 CBN을 사용하여 고운 입도까지 연마를 진행해야 합니다.
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다이아몬드로 간 경우 바나듐 카바이드도 말끔하게 갈린 모습을 볼 수 있습니다.
다이아몬드나 CBN숫돌을 고가이고, 거친 입도의 전착식이 아닌, 일반 숫돌처럼 바인더로 뭉쳐진 다이아몬드/CBN 매트릭스 숫돌(소결식 숫돌은 소결되지 않은 제품의 경우 잘못된 명칭)인 경우 가격이 상당합니다. 하지만 그만큼 더 마감이 곱고 균일한 장점이 있습니다. 물숫돌에서 세라믹으로 바꾼정도의 차이가 세라믹과 다이아몬드 매트릭스 숫돌간의 차이에서 발생하게 되는 것 입니다.
(카바이드 연마로 인한 예리함 문제는 고운 입도에서 더 심각하게 발생하기 때문에, 사포의 금속판 버전인 전착식 숫돌은 특성상 거친 입도에서 강점을 갖는 제품이므로, 고경도 카바이드 연마 문제의 대책으로 적합하지 못합니다.)
이름은 다이아몬드 숫돌이라고 해도 금속판에 도금으로 얇은 층으로 입자를 붙여둔 전착식과, 바인더로 입자를 숫덜 전체에 걸처 고정한 매트릭스 숫돌은 전혀 다른 것입니다.
전착식의 경우 사포의 금속버전이라고 생각할 수 있으며, 모든 숫돌 중 연마재 입자의 노출도가 가장 높아, 속도가 가장 빠른 반면, 층이 대개 1층이나, 3층 정도로 해당 층이 마모되면 수명이 다하며, 노출도가 높은 특성상 같은 연마재 알갱이 크기(입도)에서도 더 가친 특성을 갖습니다. 그리고 기본이 되는 금속판의 특성에 따라 다소 방청이 필요할 수 있습니다.
매트릭스 다이아몬드(CBN) 숫돌은 비트리파이드(물숫돌과 동일), 레진(=레지노이드, 사용되는 수지에 따라 물성이 다양함), 메탈(대개 청동기반)등의 바인더를 사용하기 때문에 대부분, 숫돌 자체의 녹 문제에 서 비교적 자유롭고, 초세라나 흑막같은 마그네시아계와는 결합제가 다르기 때문에, 물에 연화되는 일이 없고, 중성세제가 섞인 비눗물이나 기름 등의 윤활제로 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 다만, 이러한 본드는 다이아몬드(CBN) 입자가 수명을 다 할 때 까지 제대로 잡아줄 수 있도록 설계되므로, 사용 전 반드시 적절한 드레싱이 이루어진 상태여야, 입자가 정상적으로 작동하여 본래의 성능(특히 속도에서 큰 차이가 남)을 내게 됩니다.
하나 주의해야 할 것이, 매트릭스 다이아몬드 숫돌이라 판매되는 제품이라고 해도 일부 중국산의 경우 실제로는 다이아몬드는 전혀 들어있지않다고 합니다. 무려 1만 2000방으로 표기된 제품이 사실 아주 거친 실리콘 카바이드와 산화크롬으로 이루어쟈(다이아몬드는 보이지도 않는 수준으로 미세하게 첨가 되어 전혀 작동하지 않음) 경우를 해외 리뷰어가 보고한 바 있으니 유의하시기 바랍니다.
이런 제품을 믿고 구매한 경우, 고운 입도라고 생각하고 사용했는데 흠집만 더 생기고, 고급 강재는 여전히 제대로 안 갈리는 문제가 생깁니다.
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중국산 가짜 다이아몬드 숫돌(흔적 수준의 다이아몬드 파편만 미세하게 포함되어 있으며 실제로 정상 작동하지 않음)
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그러므로, 매트릭스 타입 다이아몬드 숫돌을 구매하고자 하는 경우, 구성 성분이 확실한 미국 CGSW 매트릭스 다이아몬드(EdgePro Diamond Matrix)숫돌, 러시아 베네브 매트릭스 다이아몬드, 우크라이나 PDT 및 ALDIM의 다이아몬드/CBN 메탈릭/레진/콤바인드 숫돌, 다이아몬드 숫돌, 일본 나니와 매트릭스 다이아몬드 숫돌, 일본 FSK의 高弟 極 비흡수성 비트리파이드 다이아몬드 숫돌 등을 권합니다.
고합금강에서는 예리함의 차이를, 저합금강에서는 연마속도 향상을 통해 각도유지가 틀어질 가능성을 줄여주고
강재와 경도차이가 크게 나서 버가 아주 적게 형성되는 특징이 있습니다.
요령이 좋은 경우 압력을 완전히 빼고 슬러리에 연마하여 숫돌로도 완전히 디버링이 가능하지만
숫돌은 단단한 표면이기 때문에 표면아래 데미지에서 자유로울 수 없습니다.
아주 예리하면서 오래가는 날을 만들기 위해서는 다소 부드러운 표면에 연마제를 바른 것을 써줘야 하는 것이지요
부드러운 표면의 대표는 가죽이고
연마제는 청봉 백봉 적봉이 일반적입니다.
청봉은 산화크롬을 왁스에 굳힌 것
백봉은 알루미나를 왁스에 굳힌 것
적봉은 산화철을 왁스에 굳힌 것입니다.
피칼, 토맥의 PA-70, 오토솔, 플릿츠같은 경우는 알루미나에 오일, 산화방지용 암모니아 소량이 들어간 것이고요,
저합금 탄소강 같은 경우 거의 완벽한 마무리가 가능하고 유기용매로 닦아내지 않으면 연마제 소량과 기름이 섞인 막이 남아 녹을 방지해줍니다.
그러나 이들 연마제 속의 연마재로는 바나듐카바이드를 갈지 못합니다.
스트롭에도 다이아몬드나 CBN을 사용하여야 바나듐카바이드도 제대로 갈 수 있는 것이지요.
그것보다 무른 성분들은 훨씬 빠르고 효과적으로 연마할 수 있습니다.
다이아몬드와 CBN을 기름이 아닌 수성 솔루션 등에 분산시킨 수성 에멀젼이나 스프레이같은 경우는
물로 씼어내기만 해도 완전 제거가 가능해서 식기에도 문제 없이 간편한 사용이 가능한 장점이 있습니다.
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스트롭은 숫돌에서 만들어진 엣지를 순식간에 더욱 완전하게 만들어 줍니다.
자체의 신축성이 있기 때문에 각도를 잘못 잡는 경우 원래 목표보다 엣지 끝을 조금 더 둔각으로 만들 가능성이 있어서 각도유지와 압력조절에 더욱 신경써야 합니다.
이 때, 연마속도가 빠른 경도가 높은 연마재를 사용하여 더 적은 스트로핑하는 회수로도 연마가 끝난다면 그런 실수를 할 일이 현저히 줄어듭니다. (단, CGSW 하드 스트롭의 경우 연마재를 뿌리고 건조시킨 뒤 사용하는 것이 아닌, 젖은 상태에서 마치 숫돌에서 엣지 트레일링만 하듯 사용하면 되는 것이라는 차이가 있고, 압력에 덜 예민하며, 마지막 숫돌에서와 완전히 동일한 각도를 사용하면 되기 때문에 불균일성이 상당히 감소한다는 장점이 있습니다.)
스트로크 회수가 증가할 때마다 각도 실수를 할 확률이 증가하기 때문입니다.
4마이크론, 1마이크론, 0.1마이크론의 다이아몬드 스트롭을 진행하게되면 누구나 머리카락을 포뜰 수 있는 엣지를 어떤 강재에서나 얻을 수 있습니다.
그런데, 경도가 조금 부족한 알루미나 같은 연마재도 카바이드 입자 사이즈 이하에선 큰 문제가 없다고했으니, 중간 입도 까지 세라믹 숫돌을 사용하고, 다이아몬드나 CBN으로 스트롭을 하여 카바이드를 예리하게 만들면 어떨까요?
다이아몬드 숫돌로 고운 입도까지 진행한 경우보다 시간은 조금 더 걸리겠지만, 바나듐이 많이든 강재도 아주 예리하게 만들 수 있습니다.
(깨알 요령으로 스트롭은 숫돌에서 마지막으로 간 면부터 진행하는 것이 버 제거에 더 효과적이라고 하는 실험 결과가 있습니다.
미세한 버의 뿌리쪽을 얇게 만들어, 더 깔끔하게 제거되는 것으로 추정됩니다.
상식과는 조금 다른 결과라 소개해둡니다.)
글로만 보면 어려우니 영상을 시청하시겠습니다.
스트롭 이후 날이 얼마나 예리해지는지 보여줍니다.
특히 수십 나노미터 수준으로 아주 예리하게 저합금 탄소강 규토나 야나기바등의 일식 칼은
몇 시간만 지나도 샤프닝 직후에 비해서 눈에 띄게 무뎌집니다.
이 때, 스트롭을 사용하게되면, 숫돌에 칼아 날을 거의 깎아내지 않고, 클린 스트롭에 문지르는 것 만으로
산화막을 걷어내어 본래의 예리함으로 복원할 수 있습니다. 이것은 이미 에이팩스가 형성되어 있음에도 다시 숫돌을 대어 불필요하게 추가로 깎이는 철의 양을 감소시켜 수명 증가로 이어지게 됩니다.
바나듐이 들어간 고급강재는 다이아몬드를 사용해야 제대로 예리하게 만들수 있다.
바나듐이 안 들어있는 경우에도 다이아몬드는 연마속도가 빨라, 각도 실수를 줄여주는 효과가 있다.
탄소강이나 바나듐이 없는 합금강은 세라믹숫돌(알루미나)로 수월하게 연마할 수 있다.
다이아몬드를 도포한 스트롭을 구비하면 어떤 강재건 버가 완전히 제거된 아주 예리한 엣지를 얻을 수 있다.
스트롭을 사용하여 산화에 의해 무뎌진 날물을 강재 소모 없이 원래 예리함으로 되돌릴 수 있다.
1편에서
날의 유지력에 가장 큰 영향을 주는 것은 엣지의 형상과 연마상태라는 말씀을 드렸습니다.
강재보다도 더 튼 영향을 주는 것이 바로 형상과 연마상태입니다.
이게 무슨 소리인가 의아할껍니다.
하지만 도끼를 생각해보면 이해가 쉽습니다.
도끼는 대부분 저급 탄소강, 심지어는 조성도 불분명한 재활용 막철로 만듭니다.
명품으로 불리는 그랑스포스 도끼가 바로 재활용 철로 된 도끼입니다.
하지만 도끼는 특유의 두꺼운 형상덕분에 아주 튼튼합니다.
그래서 그런 유지력 낮은 강재를 가지고도 대단히 오래갑니다.
두껍다는 말은 예리한 엣지 뒤(엣지 후방)을 더 많은 철들이 받쳐주고 있다는 얘깁니다.
뒤를 튼튼하게 받쳐주기 때문에 힘이 더 많이 분산되어서 큰 힘에도 강한 것이지요.
둔각으로 갈게되면 엣지 후방이 두꺼워지기 때문에 엣지를 받쳐주는 강재가 늘어나게되어 내구성이 확보됩니다.
하지만 지나치게 두꺼운경우 엣지가 재료를 자르고 파고들기도 전에, 두꺼운 후방이 큰 쐐기처럼 작용하여 재료가 쪼개집니다. 잘리지 않고 쪼개집니다.
얇다는 것은 엣지 후방또한 얇다는 애기고, 두께가 얇은 만큼 파고드는 저항이 줄어들면서 자르는 대상에 쉽게 파고들게 됩니다, 침투성이 향상되는 것이지요.
반면에 엣지를 서포트해주는 후방의 강재가 줄어들기 때문에 내구성은 약해집니다.
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| https://www.sharpeningsupplies.com/Sharpening-Degrees-Per-Side-or-Inclusive-Angle-W181.aspx |
편각 20도= 20 Degrees Per Side (dps)=총합40도=Inclusive 40도
식칼 등에서 15도니 13도니 하는 것은 일반적으로 편각을 이야기 하는 것이므로, 총 각도는 그것의 2배를 하면 됩니다.
.jpg){kind=spacer} |
| Landes, R. “Messerklingen und Stahl.” Aufl. Bad Aibling: Wieland Verlag (2006). |
또한 강재에 따라 안정적으로 만들 수 있는 최대 각도가 결정된다는 것은 미리 보셔서 알고계실 겁니다.
각도에 대해 정리해봅시다.
강재의 입자 크기가 크면 클수록 둔각에서 안정됩니다.(통상 편각20도, 총합 40도에서 웬만한 강재는 안정화됩니다.)
예각이면 예각일수록, 날이 얇을수록 쉽게 파고들며, 큰 힘에 대한 내구성이 감소합니다.
둔각이면 둔각일수록, 날이 두꺼울수록 파고들기보다 쪼개지며, 큰 힘에 대한 내구성이 증가합니다.
그렇다면 입자가 커서 비교적 둔각에서 안정되는 강재, 입자는 작더라도 예각에서 내구성이 너무 감소해서 둔각을 사용해야 오래가는 경우에는 침투성이 좋게 하면서도 내구성을 확보할 방법이 없을까요?
침투성을 올리기 위해서는 엣지 후방을 얇게해야됩니다.
우선 예각으로 연마를 해줍니다.
하지만 엣지 끝의 내구성을 위해서는 각도를 낮춰 둔각으로 만들어야됩니다.
이것이 베벨과 날끝의 미세한 마이크로베벨(소위 이중각, 이토히키바)입니다.조각칼로 유명한 모라나이프역시 스칸디그라인드라고 날끝까지 전부 베벨면대로 예각으로 갈린게 아닙니다.
거의 눈에보이지 않는 수준의 마이크로베벨을 형성해서 침투성과 내구성을 겸비한 날을 얻는 것이지요.
빛에 비추어야 그 존재를 수월하게 확인할 수 있습니다.
엣지 후방이 얇아지면 칼이 잘 침투하게 됩니다.
강재를 완전히 구워놓는 시장칼갈이가, 칼 옆면까지 완전히 조져놔서 엣지는 탔고
옆면은 엉망진창인데도 잘든다고 하는 경우가 여기서 오는 것이지요.
강재가 과열되지 않도록 신경쓰면서, 외형에도 큰 문제가 없도록 세심하게 옆면을 갈아내면
이런 문제 없이 성능향상을 할 수 있습니다.
엣지 후방을 얇게 만드는 것을 씨닝이라고 부릅니다.
하지만 대패날이나, 끌. 외날칼은 기본적으로 베벨면을 갈아내게 되어있어, 별도로 씨닝 과정을 하지 않고도
늘 엣지 후방을 얇게하는 작업을 하는 중인 것이지요.
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이렇게 3대 요소 중 갈아야 하는 각도까지 전부 알아보았습니다.
각도, 압력, 그리고 연마재까지 전부 확인하였으니 몇 가지 디테일을 추가로 확인해보겠습니다.
날을 무디게 하는 3가지 요소도 있습니다.
닳아서 날 끝이 둥글어지고 두꺼워짐
이나감 + 미세 이나감
산화(부식)등의 화학적 변화
이 중, 부식은 쉽게 무시되지만, 사실 무뎌지는 매우 주요한 이유중 하나로, 엄청난 차이를 만듭니다.
특히 면도칼, 전동이 아닌 카트리지 면도기를 쓰시는 분들은
어느 정도인지 엄청난 체감이 가능할 것입니다.
면도 후 비누거품으로 면도기를 세척하고 수돗물에 잘 행군 뒤 물을 잘 닦고 화장실이 아닌 건조한 곳에 보관하며 잘 말려서 사용해보십시오.
또, 면도 전후로 엄지로 쓸어 스트로핑 해보십시오.
날 교체주기가 획기적으로 길어질 것입니다.
면도캍이 무뎌지는 이유가 수염에 의한 마이크로치핑(미세이나감)이라고 알고 있는 경우도 있지만, 실제 면도날 전체 길이에서 그런 이나감이 차지하는 길이가 지나치게 작기 때문에, 무뎌지는 원인 중에 하나인 것은 맞지만, 무뎌지는 주요 원인이 아닙니다.
아주 예리한 날일수록 산화에 의해 무뎌지는 정도를 크게 느낄 수 있습니다. 아주 예리한 끌과, 대패는 갈고 나서 수십 분이면 이미 어느 정도 무뎌질 정도입니다. 사용 직전 스트로핑하고 사용해서 표면 산화를 제거하고, 건조한 곳에 보관하여 산화를 막으면 무뎌지는 속도가 확연히 느려질 것입니다.
극단적인 사례지만
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| https://knifesteelnerds.com/ |
레몬즙과 닿은 1055탄소강, D2공구강, 440A스테인리스강이 테스트 미디어를 자르는데 드는 힘이 시간에 따라 증가하는 모습입니다.
순식간에 무뎌집니다.
날은 항상 청결하고 건조하게 유지해야 합니다.
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| http://www.oldjimbo.com/survival/sharps.html |
다양한 날물 연마의 차이
칼날이 절단방향과 수직으로 움직이며 써는 슬라이스 컷 ->식칼, 톱
비교적 거친 입도로 갈고 디버링하여 미세하게 거친 엣지가 유리한 경우가 있음, 400~800방 가량으로 연마후 고운 스트롭으로 디버링까지만 진행하여 미세 이빨(마이크로 티스)효과를 보면 미끌림 없이 절단됨, 그러나 슬라이스 컷이라고 해도 날이 예리하면 예리할 수록 잘 잘리기 때문에 날 끝은 가능한 예리하고 잘 디버링되어있어야 함.
절단방향과 수평으로 움직이는 푸시컷 ->끌, 대패, 작두, 면도칼, 조각도
가능한 고운 입도로 연마해 매끄러우면 매끄러울수록 마찰이 줄고 잘 잘리며, 성능상 이득을 보게됨.
정상 연마
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작업물이 적당히 갈려나오고, 공극을 통해 칩이 잘 배출되며, 숫돌 표면 역시 적절하게 마모되면 바인더와 함께 적정량 떨어져 나와 새로운 연마재를 노출하면서 적절하게 연마됩니다.
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로딩
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글레이징이라고 하는 것은 반짝반짝하게 되었다는 것입니다.
오래 입은 교복의 엉덩이 부분이 닳아 반질반질 해진것을 보셨을 것입니다.
숫돌 표면의 연마재가 닳아 매끄럽게 변해 작업물 표면을 제대로 깎지 못하게 된 것입니다.
이 경우 마찰은 생기지만 깎여나오지 않아 칩이 적게 배출되어 발열 문제가 생깁니다.
수공연마에서는 숫돌이 표시된 입도에 비해 훨씬 고운 스크레치를 남기고, 연마속도가 현저히 떨어지는 양상을 보이지만, 대부분이 사용하는 세라믹 숫돌은 바인더가 물에 녹으며 지속적으로 새 연마입자를 노출하기 때문에 글레이징을 만나기 어렵습니다.
글레이징이 발생한 경우 표면의 결합제를 깎아내고 새 연마재를 노출시키거나, 연마재의 엣지를 새롭게 만들어, 새 엣지를 노출시키도록 하면 해결됩니다(드레싱)
숫돌 평을 잡기위한 래핑(트루잉)
래핑은 평탄한 랩(정반, 랩, 랩 플레이트)와 연마제를 이용하여 작업물을 깎는 것 입니다.
숫돌끼리 문지르는 경우, 현무암을 이용하는 경우도 흔히 볼 수 있는데
숫돌끼리 문지르는 경우, 둘다 입자가 고정된 표면이다 보니, 결합제만 깎는게 아니라
연마 입자끼리 깎아내어, 연마 속도를 늦추는 글레이징 문제를 일으킬 수 있고, 현무암같은 경우 다공성이라 깊은 구멍에, 연마제나 분말상의 연마재(금강사, 알루미나/실리콘 카바이드)를 뿌려 사용시 연마재 입자가 낭비되는 경향이 있으며, 틈에 끼인 굵은 연마재가 고운 입도 마무리시에 문제를 일으키곤 합니다.
또한, 치수정확도 측명에서 모든 평면도/평행도 달성을 위한 행위에는 그 결과에 대한 검증이 필요하며, 그 과정에 사용된 도구들에 대해서도 상태를 보장할 수 있는지 여부가 중요해진다는 것을 잊어서는 안 되겠습니다. (우수한 평면도를 갖는 도구로도 평면도에 결함이 있는 결과를 얻을 수 있고, 평면도에는 문제가 없더라도 평행도에는 큰 오차가 발생하고 있을 수 있음을 유념하며 작업하여야 합니다.
가이드 샤프너와 치즐그라인드
프리핸드 샤프닝의 정밀도.
면이 좁은 경우 완전한 평면과 평활도를 손으로 낸다는 것은 불가능합니다.
충분히 면이 넓은 경우에도 손으로 완벽한 평활도를 내는 건 계측장비를 가지고 세심하게 매번 모니터링 하며 하는 것이지요.
엣지 끝은 나노미터를 다투지만, 연마간 각도의 흔들림에 대해서는 꽤 관용적입니다.
손으로 갈면 무조건 흔들린다고 가정해야 합니다.
이 흔들림에 의해서 제일 둔각이 되는 시점의 각도가 목표각도가 되게 하여 갈면, 연마중, 손의 흔들림이 각도를 지나친 둔각으로 만드는 일이 없습니다.
연마중에 손각도가 총 2도(+-1도) 흔들리고, 목표각도가 편각(DPS) 20도이면
표준 상태에서 날이 편각 19도, 제일 둔각이 되었을 때 편각 20도, 제일 예각이 되었을 때 편각 18도가 되도록 손 각도에 오프셋을 주어야 하는 것입니다.
이것을 제대로 확인하기 위해서
갈아내는 면에 마커를 칠할 것을 권합니다.
숫돌을 평탄화 할 때, 연필로 금을 긋고, 그 금이 지워지는 것으로 어디가 갈리는지 명확하게 확인하는 것 처럼
베벨면 역시 마찬가지입니다. 엣지쪽만 갈린다면 너무 고각, 베벨 윗쪽만 갈린다면 지나친 저각, 전체가 균일하게 갈린다면 적정각도를 유지중인 것이지요.
각도기가 없어도 기존 베벨의 어디가 연마되는지를 보면 적정 연마각을 유지중인지 확인할 수 있습니다.
연마 과정에서 가장 중요한 것이. 매번 확인하고, 다시 체크하며 진행하는 것입니다.
조심스러운 진행이, 더 나은 결과를 만듭니다.
이러한 프리핸드 샤프닝의 단점을 극복하기 위해 만든 장비가 바로 가이드 샤프너(가이디드 샤프너)입니다.
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가이드 샤프너를 쓰더라도 사용하기 따라 미미한 각도변화가 있을 수 있습니다.
이것은 가이드가 이론 속에만 존재하는 오차가 완벽히 0인 이상적인 기계장치가 아니라, 어느 정도의 톨러런스를 갖는데서 기인합니다. 특히 TSProf 의 K03 같은 제품은 이 점에 매우 유의해야 합니다.
그렇기 때문에 늘 적정 압력을 유지하며, 연마면과 버를 체크하는 것이 중요합니다.
아무리 연마면이 잘 갈려있다고 해도, 엣지에 버가 균일하게 생기지 않았다면 균일한 버가 생길 때 까지 갈아주어야 합니다. 거친 입도에서 한번 양면으로 균일한 버를 형성했다면, 그 이후로 엣지를 균일하게 갈되 가능한 버를 최소화하는 것에 방점을 두고 연마하여야 합니다.
또, 일식 외날칼 및 치즐과 대패는 보통의 양날 칼과는 다르게 프리핸드로 샤프닝 하더라도, 기본 각도는 자체적으로 가이드 역할을 하도록 되어있습니다.
칼의 베벨면이 숫돌과 닿고 갈리면서 주는 감각을, 피드백이라고 하는데 숙련된 샤프너들의 경우, 식칼같은 양날칼의 아주 좁은 베벨면과 숫돌 표면이 닿는 감각만으로도 꽤나 일정한 각도를 유지하며 연마할 수 있습니다.
하지만 일식 외날칼 및 치즐과 대패등 목공구의 경우 그런 고수가 아니더라도 연마가 가능하도록 특이한 형상을 갖는 경우가 많은데,
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| https://www.woodcraft.com/blog_entries/10-essential-sharpening-tricks-hone-your-sharpening-skills-and-your-tools# |
숫돌 위에 얹었을 때 편평하게 올라간 상태가 유지되며, 이 상태로 갈면 각도가 유지됩니다.
이것은
날물 자체가 각도 가이드 기능을 겸비하고 있는 것이지요.
기계 가공을 통한 가이드가 없던 시절, 선조들이 이미 가이드 기능을 날물에 내장시킨 것입니다.
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면도칼의 칼등과 날끝을 숫돌에 대고 갈기만 하면 적절 각도가 나오도록 되어있는 것 처럼 말이지요.
또 할로우(오목)하게 파여있는 경우 갈아낼 부분의 양이 적어져 작업속도가 빠르고, 덜 달라붙으며, 엣지 후방을 얇게해서 침투성을 늘리는 효과가 있고, 그냥 평면인 경우 연마를 진행함에 따라 면 전체가 균일하게 고운 입도로 폴리싱 되기 때문에 갈린 면이 예쁜 장접이 있습니다.
숫돌에 대었을때 기존 각도에 알맞아 균일하게 갈리는 감각이 드는 각도로 연마를 하고, 연마중 계속 확인해가며 각도를 검증하며, 숫돌 연마가 끝난 뒤 스트로핑을 하게 되면 프리핸드로도 얼마든지 훌륭한 날을 얻을 수 있을 것입니다
종합정리
연마
양면을 갈아서 맞닿는 부분에 균일하게 버를 만들고
버를 완전히 제거하여 엣지를 얻는 과정
균일한 버의 형성은 날 전체가 균일하게 연마되었는지를 나타내는 지표이며.
변형된 금속의 거스러미인 버가 있는 채 사용하면, 버가 변형되며 엣지를 잡아 뜯거나 엣지에 접힌채 달라붙어 순식간에 무뎌지기 때문에 버를 철저하게 제거하는 것이 성공적인 연마의 핵심.
연마각
엣지에 마커를 칠하는 것이 가장 좋은 연마각도 확인법
각을 얼마나 에각으로 세울 수 있을지는 강재에 따라 결정됨
(세라믹숫돌에 연마하며 일반 탄소강, 일반 공구강은 편각(DPS) 20도=총합(Inclusive) 40도, 다이아몬드나 CBN을 사용해 연마하고 고급공구강을 사용하는 경우 편각 15~20도=총합 30~40도 권장)
날이 파손없이 버티기만 한다면 가능한 제일 예각일 때 가장 오랬동안 자르는 능력을 유지함
아주 예리하면 무뎌지더라도 여전히 얇아 어느 정도 예리하기 때문
에각, 얇을수록 침투성이 증가하지만, 내구성 감소
둔각, 두꺼울수록 내구성이 증가하지만, 침투성 감소
엣지의 뒷쪽은 예각으로 베벨을 갈고, 날 끝은 비교적 둔각(편각 20도=총합 40도)으로 미세하게 갈아 마이크로베벨을 만들면 침투성과 내구성을 겸비한 엣지를 얻을 수 있음
연마 각에 따라 넓은 베벨면의 연마와 마이크로 베벨 연마로 나눌 수 있고
넓은 베벨면은 기존 각도를 그대로 유지하며 갈면 되고, 마이크로베벨은 강재와 연마재에 따라 적절히 가감.
일식 외날칼과 대패 및 끌의 넓은 베벨면(프라이머리 베벨)은 강재가 버티기에 지나치게 예각인 경우가 대부분이고, 이 경우 강재가 버티지 못해, 매번 미세한 이나감을 겪게 되므로, 이중각을 주는 것은 선택이 아닌 필수
사시미칼 조차도 날 끝에는 마이크로베벨 처리를 하여 실제 사용에 지장이 없도록 내구성을 부여하고 있음.
다만 소위 이중각이라고 해도, 각을 세울 필요 없이 베벨면과 곡면으로 이어지도록 부드럽게 처리할 수 있는데, 날 끝에 이렇게 컨벡스(볼록)하게 둔각화 처리를 하는 것이 이상적임(일본에서는 하마구리바(컨벡스엣지)로 연마된 이토히키바(마이크로베벨)라 부르는 방식으로 최상의 연마로 인정받음)
연마중 각도의 검증은 베벨의 갈려나간 모습을 체크
가는 면에 마커를 칠하는 것을 강력하게 권함. 엣지 끝만 갈리면 지나치게 둔각, 베벨전체가 갈리면 적정각도, 베벨 상단만 갈리면 지나치게 예각)
프리핸드이건 가이드를 사용한 샤프닝이건
연마간 각도 틀어짐이 있음을 가정하고 연마하여야 품질을 향상시킬 수 있음
각도 변동의 최대값이 목표각도와 일치되도록 해야함.
(프리핸드 샤프닝시 전체 연마간 +-1도의 변동이 있고 목표각이 편각(DPS) 20도라고 한다면 손의 실제 기준각을 편각 19도로 잡아 철물이 편각18도에서 편각20도 사이로 연마되도록 하여 목표각도보다 둔각으로 갈리자 않도록 함. 가이드 역시 +-오차를 고려하여 가장 둔각일 때의 각도가 목표각과 일치되도록 할 것)
어느 경우에나 연마 과정에서 지속적인 확인이 필수
연마면에 마커를 칠하고 갈아내어 확인 또 확인할 것.
스트로핑은 엣지 끝의 연마각과 동일하게 진행, 예각으로만 갈아낸 뒤 스트로핑을 통해 이중각을 만드는 경우 이중각 각도 그대로.
스트로크의 횟수가 늘어날수록 연마각 오류의 가능성이 증가하니
거친 입도 제품의 적극적인 사용을 적절히 시행, 심하게 무뎌지기 전에 고운 입도에서 자주자주 미리 관리해줄 것.
연마압력
지나친 압력은 손상과 큰 흠집을 남김.
금속판에 다이아몬드 입자를 부착한 전착식 다이아몬드 숫돌의 경우 과압력에선 숫돌의 수명이 급격하게 감소함
많은 양을 연마해야할 때엔 압력을 늘리는 것이 아니라 숫돌 입도를 거친 것{저방수)으로 바꿀 것.
항상 적정 압력 이상의 과압력을 주지 말고, 마무리 단계로 갈수록 압력을 감소시켜야 함.
압력이 클수록, 데미지 증가, 연마량 증가, 흠집 깊어짐, 버의 크기 커짐.
압력이 낮을수록 데미지 감소, 연마량 감소, 흠집 옅어짐, 버의 크기 줄어듬.
연마 표면이 단단하고, 접촉면적이 좁을수록 압력이 증가
(쇠 로된 봉의 경우 연마재가 없이도 높은 압력을 형성 철에 달라붙었다 떨어지며 표면을 연마함, 스트레스가 남아 엣지 수명에 나쁨).
연마표면이 부드럽고 접촉 면적이 증가할수록 압력이 감소
(가죽/패브릭 스트롭의 경우 부드러운 표면으로 날을 감싸게 되어 압력이 매우 낮은 상태로 연마가 진행됨, 압력이 낮기때문에 버를 가장 확실하게 제거할 수 있음, 하드 스트롭의 경우는 기반 소재의 표면은 비연마성이며, 슬러리가 연마성을 갖기 때문에 탁월한 디버링 효과와 표면 마감 작용을 함).
연마 방향
날이 자르는 방향으로 진행하는 엣지리딩
연마의 진행방향이 날이 자를 때와 같은 방향
비교적 연마가 공격적으로 진행되고, 엣지 끝에 버가 비교적 작게 형성됨
각도가 틀어지는 경우 숫돌을 파고들 수 있으니 주의
날이 자르는 방향과 반대로 진행하는 엣지트레일링
연마의 진행방향이 날끝이 따라오는 방향
비교적 덜 공격적으로 연마되고, 버가 비교적 길게 형성됨.
가죽이나 패브릭에 엣지를 쓸어주는 스트로핑시엔 엣지트레일링만 사용.
(산축성 있는 표면위에서 엣지리딩으로 진행시 파고들어 표면을 자르게 되므로 금물)
숫돌에서 연마 진행중에는 엣지리딩, 트레일링을 섞어, 밀고 당길 때 둘다 연마되어야 연마속도가 빠르지만, 어느 정도 고운 입도부터는 엣지 리딩을 섞는 것이 그리 긍정적이지 못 한 경우가 많기 떄문에, 고운 입도로 진행하기 전 단계에서 양면을 번갈아 엣지리딩으로 진행해 버를 최소화한다음, 어느 정도 고운 입도부터 최종 마무리 직전까지는 엣지 트레일링으로 진행하여 거칠게 마감된 부분을 삭제한 뒤, 최종 마무리에서는 가벼운 압력에서 엣지트레일링으로 칼의 앞 뒷면을 번갈아 두세번 스치듯 진행해 버를 가능한 제거.
이후 스트롭에서 엣지트레일링방향으로 스트롭 하여 미세 버 까지 완전히 제거
연마재
저합금 탄소강 세라믹숫돌과 보통 광택제 성분인 산화알루미늄으로 충분히 연마됨
다이아몬드나 CBN과 같이 경도 차이가 많이 나는 것을 사용하면 연마속도가 빨라 각도가 틀어질 가능성을 줄여줌
보통 스테인리스 세라믹숫돌과 보통의 금속광택제로 연마가 되지만 저합금 탄소강 대비 내마모성이 높아 제대로 갈리는지 잘 확인하고 좀더 시간을 들여야되는 부분에 유의
다이아몬드나 CBN과 같이 경도 차이가 많이 나는 것을 사용하면 연마속도가 빨라 각도가 틀어질 가능성을 줄여줌
상급 고합금강, 및 고급 스테인리스 다이아몬드나 CBN과 같이 아주 단단한 카바이드까지 갈아낼 수 있는 연마재를 사용해야 제대로 연마가 가능
세라믹으로도 갈수는 있지만, 제대로 예리해지지 않고 시간이 오래걸리며, 예리해지더라도 철 부분만 갈린 것이므로 유지력에서 차이가 나게 됨
다이아몬드는 결정 구조에 따라 폴리다이아몬드와 모노다이아몬드로 나뉘는데 폴리다이아몬드가 더욱 효과적이고 고가.
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유성연마제 - 기름 성분의 막을 남겨 녹 발생을 방지해주지만 확실히 닦아내기 위해서는 유기용매 필요. 비교적 저가
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에멀젼 - 수성으로 물에 완전히 녹기때문에 간단하게 세척가능, 녹 방지는 해주지 않음. 분산 기술이 필요해 비교적 고가. 그 중에서도 비 건조성 수성 에멀젼의 경우 장기간 젖은 상태가 유지되어 마르지 않아 뭉침 문제 등으로 부터 상당히 자유로움, CGSW 하드 스트롭, 정반, 금속 및 세라믹 소재 랩에 최적
연마재 입도
고운 입도로 갈수록, 입경이 감소하며, 고운 입자, 고운 마감이 가능. 흠집은 날에 균열이 발생하는 원인이 되고, 마찰력을 일으키기기 때문에, 고운 입도로 갈면 갈수록 마찰력이 감소하고, 이가 나갈 가능성을 줄여줌. 방수 표기에서 숫자가 커짐. 또, 경면연마(미러폴리시)수준으로 광을 낸 경우 표면적이 감소하여 녹에대한 저항성이 증가함
거친 입도로 갈수록 입경이 증가하며, 거친 입자, 빠른 연마가 가능. 발열이 적어지고, 신속하게 많은 강재를 제거하며, 고운 입도 연마로 진행하기 위한 기반을 만들어줌. 초기 연마에서 적극적인 거친 입도 사용 유무가 성공적인 마무리를 결정.
평탄화(정확하게는 트루잉과 드레싱으로 나눠봐야 함)
날물 뿐 아니라 숫돌도, 갈아서 각을 세워줘야 하는, 관리가 필요한 도구임. 평탄화를 하지 않고 사용하면 숫돌이 움푹 파이며 연마하는 날물을 목표각보다 둔각으로 만들어 무뎌지게 함. 숫돌의 평탄화는 숫돌의 바인더(연마재를 뭉쳐 굳혀주는 성분)을 갈아내어, 숫돌의 높은 곳과 낮은 곳의 차이를 줄여 평탄하게 만들고, 표면의 오염을 갈아서 제거 하게 됨.
그러나, 쇠 때가 끼어 로딩된 상태, 연마재 표면이 깎여 뭉툭해져 글레이징된 상태인 경우 등의 경우 형상이 아무리 평탄하더라도 제대로 연마가 되지 않음. 이럴 떄엔 표면이 정상 연마 기능을 하도록 하는 드레싱 작업이 필요하며, 연마재 입자가 정상 작동하도록 하여 숫돌이 설계된 대로의 성능을 내도록 해줌.
과열
엣지 끝은 매우 얇기 때문에 조금이라도 열을 받으면 순식간에 온도가 상승할 수 있음
같은 에너지라고 날붙이 전체의 온도와 날 끝에 집중된 경우의 온도는 극단적으로 차이남
일반적인 경우라면 건식 고속 장비는 가능한 사용을 배제하고, 만에하나 사용하더라도 노하우가 축적된 상황에서 쿨런트와 함께 적절한 입도와 속도로 조절후 사용. 고운 입도로 갈수록 발열이 극심해짐을 충분히 고려해야 함
전동의 경우 토맥과 같은 저속 습식을 사용하는것이 최고의 권장사항임
토맥을 이용한 연마후 고운 입도 숫돌 터치업 부터 만 수공으로 진행하거나, 최종 스트로핑만 수공으로 해주는 것은 현시점에서 가장 효율적이고 효과적인 연마 셋업중 하나.
화학적 열화
철은 산소와 만나면 산화하게 되는 등 화학적으로 활성을 가짐.
심지어 스테인리스조차도 산화에서 완전히 자유롭지 못함(녹슴)
예리하게 갈린 날 끝은 극히 미세한 탓에 공기중에 방치되기만 해도 수십 분 ~ 한두 시간이면 느껴질 정도로 무뎌짐 (원인은 정확히 알 수 없지만, 합금 고유 특성에 더해, 매우 표면적이 넓어지는 엣지 정점의 화학적 활성 때문인 것으로 추정 됨)
이런 방식으로 미세하게 무뎌진 경우 매번 고운 입도 숫돌로 갈거나, 무시하고 사용할 것이 아니라, 스트롭에 스트로핑하여 표면 삭제량을 최소화하며 아주 예리하게 사용할 수 있음
아무리 잘 갈아두었다고 해도 장시간 방치된 시점에선, 날을 간 직후 상태를 유지할 수 없기 때문에
새로 산 끌은 직접 갈거나 스트로핑하기전까지는 원래의 예리함을 낼 수 없음
레몬이나 라임, 토마토와 같은 산성, 그리고 염화이온(소금물 등)이 있는 조건에서는 명백하게 부식으로 인한 무뎌짐이 발생하므로, 이 부분에 대한 대책도 필요하게 됨. (논스테인리스에 비해 스테인리스가 훨씬 덜 무뎌짐)
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아무것도 바르지 않은 스트롭에 칼을 사용 전후 스트롭하는 것 만으로도
엣지의 미세한 휨이 정렬되고고, 예리함을 되찾는데 기여함
연마제 특히, 다이아몬드와 CBN이 주성분인 것을 바른 스트롭의경우 표면 오염이나 다소간의 미세한 녹 까지도 완벽하게 걷어낼 수 있으며, 연마가 어려운 수퍼스틸을 포함한 모든 강재에서 미세 버를 제거하고, 매우 고운 입도 예리화 효과를 가져 엣지의 예리함과 유지력이 향상됨.
이로서, 샤프닝의 실재를 마칩니다.
공학적으로 바라본 연마 시리즈를 모두 읽어본 몇 안되는 사람이 되신 것을 축하드립니다.
3. 샤프닝의 실재-1, 샤프닝의 실재-2, 샤프닝의 실재-3
시리즈의 모든 내용을 숙지했다면, 웬만한 나이프 샤프닝의 기본은 크게 모자란 부분 없이 숙지한 것이나 다름없을 것입니다. 이제 샤프닝을 통해 잘 잘리는 도구를 직접 확보하고, 즐겁게 사용하시면 됩니다.
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