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기술이 변화함에 따라 기술이 특정 문화 내 개인의 일상생활에 활용되고 통합되는 방식은 결과적으로 생활 방식에 영향을 미치며, 기술이 문화 내 관계 및 생활 방식에 미치는 영향을 통해 궁극적으로 사회 발전을 결정하는 방식을 강조한다. 예를 들어, "바퀴의 발명은 인간 이동성을 혁신하여 인간이 더 먼 거리를 이동하고 더 많은 짐을 운반할 수 있게 했다." 이러한 기술 발전은 또한 서로 다른 문화 그룹 간의 상호 작용, 발전된 무역으로 이어지며, 따라서 서로 다른 네트워크 내외부의 규모와 관계에 영향을 미친다. 다른 예로는 개인 간 의사소통 방식을 확장한 언어의 발명, 지식 유통에 영향을 미치고 전체적으로 사회 경제적 및 정치적 시스템에 간소화된 효과를 가져온 장부 관리 및 서면 문서의 도입 등이 있다. 듀섹(2006)이 지적하듯이, "문화와 사회는 기술의 방향에 영향을 미칠 수 없으며... 기술이 발전하고 변화함에 따라 사회의 나머지 부분의 제도가 변화하며, 사회의 예술과 종교도 변화한다." 따라서 기술 결정론은 기술 발전과 사회 관계가 필연적으로 연결되어 있으며, 둘 중 하나의 변화가 정상화의 결과로 다른 하나에 영향을 미친다고 규정한다.
그러나 이러한 입장은 기술이 개발된 사회적, 문화적 환경을 무시한다. 사회학자 클로드 피셔(1992)는 가장 두드러진 형태의 기술 결정론을 "당구공" 접근 방식이라고 특징지었는데, 여기서 기술은 사회적 상황에 외부 힘으로 도입되어 일련의 반동 효과를 일으키는 것으로 간주된다.
사회가 사용되는 기술과 상호 작용하고 심지어 기술을 형성한다는 것을 인정하기보다는, 기술 결정론적 관점은 "기술의 사용은 기술 자체의 구조에 의해 크게 결정된다. 즉, 기술의 기능은 그 형태에서 비롯된다" (닐 포스트먼)고 주장한다. 그러나 이것이 스미스와 마르크스(1998)의 "경성" 결정론의 개념을 따르는 유일한 기술 결정론의 관점은 아니다. 경성 결정론은 기술이 한 문화에 도입되면 그 기술의 불가피한 발전이 뒤따른다고 주장한다. 이 관점에서 "행위(변화를 일으키는 힘)의 역할은 기술 자체 또는 그 본질적인 속성에 귀속된다. 따라서 기술의 발명은 피할 수 없는 필연성의 상황으로 이어진다."
다른 관점은 스미스와 마르크스(1998)가 "연성" 결정론이라고 명명한 것을 따른다. 연성 결정론에서는 기술의 발전이 사회적 맥락에도 의존하며, 문화에 어떻게 채택되는지에 영향을 미치고, "기술이 채택되면 사회적 맥락이 기술 사용 방식과 최종적인 영향에 중요한 영향을 미칠 것이다."
예를 들어, 종교 개혁에서 인쇄술의 역할을 통해 대량 생산된 지식의 확산을 살펴볼 수 있다. 교회 반응 전에 개혁을 시작하려는 개신교 측의 긴급성 때문에 "루터 자신이 이끄는 초기 루터교 지도자들은 개혁 초기 수십 년 동안 수천 개의 반교황 소책자를 작성했으며, 이 작품들은 중앙 유럽 전역의 다양한 인쇄소에서 재인쇄되어 빠르게 퍼져나갔다." 따라서 사회 정치적 맥락의 긴급성으로 인해 기술 발명 초기부터 기술을 활용하려는 움직임이 유럽 문화에 빠르게 채택되고 정상화되었다. 우리는 현대 신문의 지속적인 전통과 마찬가지로 정치적 선전 목적으로 기술을 대중화하는 데 사용된 사례를 볼 수 있으며, 독서와 같은 여가 활동에 대한 강조 등 사회적 맥락의 변화에 적응하여 다른 인쇄된 텍스트에 대한 새로운 용도가 채택된 사례도 볼 수 있다. 이는 연성 결정론적 관점을 따른다. 인쇄술이라는 기술 발명은 사회 정치적 맥락 때문에 빠르게 채택되었고, 사회에 빠르게 통합됨으로써 사회가 운영되는 방식에 영향을 미쳤고 계속 영향을 미치고 있기 때문이다.
경성 결정론과 연성 결정론.
결정론을 살펴볼 때, "경성 결정론"은 "연성 결정론"과 대비될 수 있다. 양립주의자는 자유의지와 결정론이 세상에 함께 존재할 수 있다고 말하는 반면, 비양립주의자는 둘이 함께 존재할 수 없으며 둘 중 하나만 존재해야 한다고 말할 것이다. 결정론을 지지하는 사람들은 더 나눌 수 있다.
"경성 결정론자"는 기술이 사회적 고려와 독립적으로 발전한다고 볼 것이다. 그들은 기술이 우리의 사회 활동과 그 의미를 규제하는 강력한 힘의 집합을 만든다고 말할 것이다. 이 결정론적 관점에 따르면 우리는 기술의 필요를 충족시키기 위해 스스로를 조직하며, 이 조직의 결과는 우리의 통제 범위를 벗어나거나 결과에 대해 선택할 자유가 없다 (자율 기술). 20세기 프랑스 철학자이자 사회 이론가인 자크 엘륄은 경성 결정론자이자 자율 기술의 지지자라고 할 수 있다. 1954년 저서 에서 엘륄은 본질적으로 기술이 효율을 통해 그 힘에 의해 자연 선택 과정을 통해 자신의 발전에 가장 적합한 사회적 측면을 결정한다고 주장한다. 기술 발전에 가장 도움이 되는 사회 시스템의 가치, 도덕, 철학 등은 그 사회 시스템이 기술을 덜 촉진하는 사회 시스템을 희생시키면서 힘을 강화하고 확산시킬 수 있도록 한다. 지리, 기후 및 기타 "자연적" 요인이 대부분의 인간 역사 동안 사회 조건의 매개 변수를 크게 결정했지만, 기술은 최근에 지배적인 객관적 요인이 되었으며 (주로 산업 혁명에 의해 촉발된 힘 때문에) 그것은 주요 객관적 및 결정 요인이었다.
"연성 결정론"은 이름에서 알 수 있듯이 기술이 사회 정치적 상황과 상호 작용하는 방식에 대한 더 수동적인 관점이다. 연성 결정론자들은 기술이 우리 진화의 이끄는 힘이라는 사실을 여전히 지지하지만, 우리는 상황 결과에 대해 결정을 내릴 기회가 있다고 주장할 것이다. 이것은 자유 의지가 존재한다는 것을 말하는 것이 아니라, 주사위를 굴려 결과를 볼 가능성이 존재한다는 것이다. 연성 결정론의 약간 다른 변형은 1922년에 윌리엄 필딩 오그번이 제안한 기술 주도 사회 변화 이론이다. 이 이론에 따르면 사회는 주요 발명의 결과에 적응해야 하지만, 종종 문화 지체 기간 이후에야 그렇게 한다.
기술 결정론에 대한 회의주의는 20세기 중반 핵무기 생산에 원자력 사용, 제2차 세계 대전 중 나치 인체 실험, 제3세계의 경제 발전 문제 등을 둘러싼 기술 과학에 대한 염세주의 증가와 함께 나타났다. 그 직접적인 결과로 기술 개발 경로에 대한 더 큰 통제 욕구가 학계에서 기술 결정론 모델에 대한 환멸을 불러일으켰다.
현대 기술 및 사회 이론가들은 기술 결정론이 우리가 기술과 상호 작용하는 방식에 대한 매우 정확한 관점이라고 더 이상 생각하지 않는다. 비록 결정론적 가정과 언어가 많은 기술 지지자들의 글, 인기 잡지의 비즈니스 페이지, 그리고 기술에 대한 많은 보도를 상당히 포화시키고 있음에도 불구하고 말이다. 대신 과학기술학, 기술의 사회적 구성론 및 관련 분야의 연구는 쉬운 인과적 공식화에 저항하는 더 미묘한 관점을 강조해왔다. 그들은 "기술과 사회의 관계는 단순한 원인-결과 공식으로 축소될 수 없다. 그것은 오히려 '얽힘'이다."라고 강조하며, 기술은 결정하는 것이 아니라 "복잡한 사회 분야에서 작동하고 작동된다" (머피와 포츠).
T. 스나이더는 그의 개념인 '필연성의 정치'에서 기술 결정론의 측면에 접근했다. 정치인들이 미래는 현재의 연장선일 뿐이라는 생각을 사회에 약속하는 데 사용되는 개념으로, 이 개념은 책임을 회피한다. 이것은 자유 시장, 국민 국가의 발전, 기술 발전에 적용될 수 있다.
앤드루 핀버그는 그의 논문 "전복적 합리화: 기술, 권력, 그리고 기술을 통한 민주주의"에서 결정론의 두 가지 기본 명제가 쉽게 의문시될 수 있음을 설명함으로써 기술 결정론이 잘 확립된 개념이 아니라고 주장하며, 그가 민주적 합리화라고 부르는 것을 요구한다 (핀버그 210–212).
기술 결정론적 사고에 대한 저명한 반대는 기술의 사회적 구성론 (SCOT) 연구에서 나타났다. 매켄지와 와이츠만(1997)과 같은 SCOT 연구는 혁신의 경로와 그 사회적 결과가 문화, 정치, 경제적 arrangements, 규제 메커니즘 등의 영향을 통해 사회 자체에 의해 강하게, 또는 완전히 형성된다고 주장한다. 사회 결정론에 가까운 가장 강력한 형태에서는 "중요한 것은 기술 자체가 아니라 기술이 내재된 사회 또는 경제 시스템이다" (랭던 위너).
영향력 있지만 논란이 있는(울가와 쿠퍼, 1999 참고) 그의 논문 "인공물에 정치가 있는가?"에서 랭던 위너는 결정론의 형태가 아니라 기술 정치의 다양한 원천을 보여준다. 이러한 정치성은 설계자의 의도와 기술이 등장하는 사회의 문화에서 비롯될 수도 있고, 기술 자체에서 비롯될 수도 있다. 즉, 기술이 기능하기 위한 "실제적인 필요성"에서 비롯될 수도 있다. 예를 들어, 뉴욕시 도시 계획가 로버트 모지스는 소수민족이 섬 해변에 접근하지 못하도록 버스가 통과하기에는 너무 낮은 롱아일랜드 공원 도로 터널을 건설했다고 알려져 있는데, 이는 외부적으로 기록된 정치의 예이다. 반면에 권위주의적인 명령 및 통제 구조는 방사성 폐기물이 잘못된 손에 들어가지 않도록 하는 핵 발전소의 실제적인 필요성이다. 따라서 위너는 기술 결정론이나 사회 결정론에 굴복하지 않는다. 기술 정치의 원천은 그 특징과 역사를 신중하게 검토해야만 결정된다.
비록 "기술의 결정론적 모델은 사회에 널리 퍼져 있다" (사라 밀러)지만, 학자들에 의해 널리 의문시되기도 했다. 레일리아 그린은 "기술이 사회 외부에 있는 것으로 인식될 때, 기술이 중립적이라고 말하는 것이 타당했다." 그러나 이 생각은 문화가 고정되어 있지 않고 사회가 역동적이라는 사실을 고려하지 못한다. "기술이 사회 과정에 연루될 때, 사회에 대해 중립적인 것은 없다" (레일리아 그린). 이것은 "기술 결정론과 그 결과로 발생하는 변화에 대한 인간 책임 부인"의 주요 문제 중 하나를 확인시켜준다. "기술과 사회를 형성하는 인간 참여의 상실이 있다" (사라 밀러).
또 다른 상충되는 생각은 기술적 몽유병이다. 이는 위너가 그의 에세이 "기술로서의 삶의 형태"에서 만든 용어이다. 위너는 우리가 기술과 진정으로 어떻게 상호 작용하는지에 대해 거의 걱정하거나 알지 못한 채 단순히 몽유하고 있는 것이 아닌지 궁금해한다. 이 관점에서 우리는 여전히 깨어나서 우리가 나아가고 있는 방향을 다시 통제할 수 있다 (위너 104). 그러나 이를 위해서는 사회가 랄프 슈뢰더의 주장, "사용자는 기술을 수동적으로 소비하는 것이 아니라 적극적으로 변환한다"는 것을 채택해야 한다.
기술 결정론에 반대하는 사람들은 사회 결정론과 포스트모더니즘에 대한 믿음을 지지한다. 사회 결정론자들은 사회 환경만이 어떤 기술이 채택될지를 선택하며, 그 결과 어떤 기술도 그 자체의 장점만으로 "불가피하다"고 간주될 수 없다고 믿는다. 기술과 문화는 중립적이지 않으며, 지식이 방정식에 들어오면 기술은 사회 과정에 연루된다. 기술을 만들고, 향상시키고, 사용하는 방법에 대한 지식은 사회적으로 묶인 지식이다. 포스트모더니스트들은 다른 관점을 취하여 옳고 그름은 상황에 따라 다르다고 제안한다. 그들은 기술 변화가 과거, 현재, 미래에 영향을 미칠 수 있다고 믿는다. 그들은 기술 변화가 정부 정책, 사회, 문화의 변화에 영향을 받지만, 변화는 끊임없이 일어나기 때문에 변화의 개념을 역설로 간주한다.
미디어 및 문화 연구 이론가 브라이언 윈스턴은 기술 결정론에 대한 응답으로 급진적 잠재력 억제 법칙에 집중한 새로운 기술의 출현 모델을 개발했다. 그의 두 권의 책 - Technologies of Seeing: Photography, Cinematography and Television (1997)과 Media Technology and Society (1998) -에서 윈스턴은 이 모델을 적용하여 기술이 시간이 지남에 따라 어떻게 진화하는지, 그리고 그들의 '발명'이 주어진 기술의 급진적 잠재력을 억제하는 사회 및 사회적 요인에 의해 어떻게 중재되고 통제되는지를 보여주었다.
주목할 만한 기술 결정론자.
일부 학자들은 카를 마르크스를 기술 결정론을 주장하는 것으로 해석한다. 그의 저서 "철학의 빈곤"(1847)에 나오는 "손으로 돌리는 맷돌은 봉건 영주와 함께 사회를 만들고, 증기 기관은 산업 자본가와 함께 사회를 만든다"와 같은 문장이 그 예이다. 그러나 다른 학자들은 마르크스가 결정론자가 아니었다고 주장한다.
기술 결정론자 월터 J. 옹은 그의 저서 Orality and Literacy: The Technologizing of the Word (1982)에서 구술 문화에서 문자 문화로의 사회적 전환을 고찰한다. 그는 이러한 특정 발전이 이전에 언어화만 가능했던 생각을 전달하기 위해 새로운 문해 기술(특히 인쇄 및 쓰기)을 사용한 결과라고 주장한다. 그는 쓰기가 "2차 모델링 시스템"(8)으로서 순전히 맥락 의존적이라고 주장하며 이 주장을 더욱 발전시킨다. 이전의 1차 시스템인 구어에 의존하는 쓰기는 의도된 정보를 전달하기 위해 순전히 시각적 감각에 의존하기 때문에 언어의 잠재력을 조작한다. 더욱이, 문해의 다소 정체된 기술은 지식의 사용과 영향력을 명확히 제한하며, 이는 사회의 진화에 의심의 여지 없이 영향을 미친다. 실제로 옹은 "다른 어떤 단일 발명보다도 쓰기는 인간 의식을 변화시켰다"(Ong 1982: 78)고 주장한다.
기술 결정론의 한 형태로서의 미디어 결정론.
미디어 결정론은 기술 결정론의 한 형태로, 미디어가 사회에 영향을 미치는 힘을 주장하는 철학적, 사회학적 입장이다. 미디어 결정론의 두 가지 기본적인 인물은 캐나다 학자인 해럴드 이니스와 마셜 매클루언이다. 미디어 이론에서 기술 결정론의 가장 좋은 예 중 하나는 마셜 매클루언의 이론 "미디어는 메시지다"와 그의 스승인 해럴드 아담스 인니스의 아이디어이다. 이 두 캐나다 이론가들은 미디어를 문명의 본질로 보았다. 매클루언 등이 특정 정신적 결과와 다른 미디어를 연관시키는 것은 기술 결정론과 관련이 있다고 볼 수 있다. 이러한 다양한 결정론을 미디어 결정론이라고 부른다. 매클루언에 따르면, 통신 미디어/기술과 언어 사이에는 연관성이 있다. 마찬가지로 벤저민 리 워프는 언어가 생각에 대한 우리의 인식을 형성한다고 주장한다 (언어 결정론). 매클루언에게 미디어는 더 일반적인 개념인 언어보다 더 강력하고 명시적인 결정 요인이다. 매클루언은 반드시 경성 결정론자는 아니었다. 미디어 결정론의 더 온건한 버전으로서 그는 특정 미디어의 사용이 우리에게 미묘한 영향을 미칠 수 있지만, 더 중요한 것은 사용의 사회적 맥락이 중요하다고 제안했다. 미디어 생태학도 참고하라.
미디어 결정론은 기술과 사회의 관계에 대한 인기 있는 지배적 이론의 한 형태이다. 결정론적 관점에서 기술은 자체적으로 활동적인 삶을 가지며 사회 현상의 동인으로 여겨진다. 인니스는 각 역사 시대의 사회, 문화, 정치, 경제 발달이 그 시대의 대중 통신 수단 기술과 직접적으로 관련될 수 있다고 믿었다. 이러한 의미에서 프랑켄슈타인의 괴물처럼 기술 자체는 살아 있는 것처럼 보이거나 적어도 인간 행동을 형성할 수 있는 능력을 가지고 있는 것처럼 보인다. 그러나 학자들에 의해 비판적인 검토가 점점 더 많이 이루어지고 있다. 예를 들어 학자 레이먼드 윌리엄스는 미디어 결정론을 비판하며 사회 운동이 기술 및 미디어 과정을 정의한다고 믿는다. 통신 미디어와 관련하여 청중 결정론은 미디어 결정론과 반대되는 관점이다. 이것은 미디어가 사람들에게 어떤 일을 하는 것으로 제시되는 대신, 사람들이 미디어를 가지고 어떤 일을 하는 방식에 초점을 맞춘다고 설명된다. 개인은 "결정론적"이라는 용어가 많은 사회 과학자와 현대 사회학자에게 부정적인 용어라는 것을 알아야 한다. 특히 그들은 종종 이 단어를 비난의 용어로 사용한다.
핵기술은 원자핵의 핵반응을 포함하는 기술이다. 주목할 만한 핵기술로는 원자로, 핵의학 및 핵무기가 있다. 이는 또한 연기 감지기 및 총기 조준경 등에도 사용된다.
역사 및 과학적 배경.
지구상의 일반적이고 자연적인 대부분의 현상은 중력과 전자기학만을 포함하며 핵반응은 포함하지 않는다. 이는 원자핵이 일반적으로 양전하를 띠고 있어 서로를 밀어내기 때문에 서로 떨어져 있기 때문이다.
1896년 앙리 베크렐은 우라늄 염에서 인광을 조사하던 중 이후 방사능이라고 불리게 된 새로운 현상을 발견했다. 그와 피에르 퀴리, 마리 퀴리는 이 현상을 조사하기 시작했다. 이 과정에서 그들은 방사능이 매우 강한 원소인 라듐을 분리해냈다. 그들은 방사성 물질이 세 가지 종류의 강력하고 관통력이 있는 광선을 생성한다는 것을 발견했으며, 이를 처음 세 그리스 알파벳에 따라 알파, 베타, 감마라고 명명했다. 이러한 방사선 중 일부는 일반 물질을 통과할 수 있으며, 모두 다량으로 노출될 경우 해로울 수 있다. 초기 연구자들은 모두 다양한 방사선 화상을 입었는데, 이는 일광화상과 비슷하며 크게 생각하지 않았다.
방사능이라는 새로운 현상은 돌팔이 의사 제조업체에 의해 이용되었고(이전에는 전기와 자기의 발견도 마찬가지였다), 방사능과 관련된 여러 특허 약품과 치료법이 제시되었다.
점차 방사성 붕괴에 의해 생성되는 방사선이 이온화 방사선이며, 화상을 입힐 만큼 적은 양조차도 심각한 장기적 위험을 초래할 수 있다는 사실이 인식되었다. 방사능 연구에 참여한 많은 과학자들은 노출로 인해 암으로 사망했다. 방사성 특허 약품은 대부분 사라졌지만, 라듐 염을 사용하여 계기판에 빛나는 다이얼을 만드는 등 방사성 물질의 다른 응용 분야는 지속되었다.
원자에 대한 이해가 깊어짐에 따라 방사능의 본질이 명확해졌다. 일부 더 큰 원자핵은 불안정하여 무작위 시간 간격 후 붕괴(물질 또는 에너지를 방출)한다. 베크렐과 퀴리 부부가 발견한 세 가지 형태의 방사선도 더 완전히 이해되었다. 알파 붕괴는 핵이 알파 입자를 방출하는 것으로, 이는 양성자 두 개와 중성자 두 개로 구성되어 헬륨 핵과 동일하다. 베타 붕괴는 베타 입자, 즉 고에너지 전자를 방출하는 것이다. 감마 붕괴는 감마선을 방출하는데, 이는 알파 및 베타 방사선과 달리 물질이 아니라 매우 높은 진동수와 그에 따른 에너지를 가진 전자기파이다. 이 유형의 방사선은 가장 위험하고 차단하기 가장 어렵다. 이 세 가지 유형의 방사선은 특정 원소에서 자연적으로 발생한다.
또한 대부분의 지구 에너지의 궁극적인 원천이 핵이라는 점도 명확해졌다. 이는 항성 핵융합 반응에 의해 발생하는 태양의 방사선이나 지구 내부의 우라늄 방사성 붕괴, 즉 지열 에너지의 주요 원천을 통해서이다.
자연적인 핵 방사선에서 부산물은 핵에서 유래한 핵에 비해 매우 작다. 핵분열은 핵을 대략 동일한 부분으로 분할하고 이 과정에서 에너지와 중성자를 방출하는 과정이다. 이 중성자가 다른 불안정한 핵에 포획되면 핵분열을 일으킬 수 있으며, 이는 연쇄반응으로 이어진다. 다른 핵을 분열시키는 데 사용되는 핵당 방출되는 평균 중성자 수는 k라고 한다. k 값이 1보다 크면 핵분열 반응이 흡수하는 것보다 더 많은 중성자를 방출하며, 따라서 자가 지속적인 연쇄반응이라고 한다. 자가 지속적인 연쇄반응을 유도할 만큼 충분히 큰 (그리고 적절한 구성의) 핵분열성 물질의 질량을 임계 질량이라고 한다.
중성자가 적절한 핵에 포획되면 즉시 핵분열이 일어나거나 핵이 짧은 시간 동안 불안정한 상태로 유지될 수 있다. 연쇄반응을 계속할 만큼 충분한 즉시 붕괴가 있다면 질량은 즉발 임계 상태라고 하며, 에너지 방출은 빠르고 통제할 수 없이 증가하여 일반적으로 폭발로 이어진다.
제2차 세계 대전 전야에 발견된 이 통찰력은 여러 국가들이 화학 폭발물보다 훨씬 많은 에너지를 생성하기 위해 핵분열 반응을 이용하는 무기인 원자폭탄 건설 가능성을 조사하는 프로그램을 시작하게 했다. 미국이 영국과 캐나다의 도움을 받아 진행한 맨해튼 계획은 1945년 히로시마시와 나가사키시에서 일본에 사용된 여러 핵분열 무기를 개발했다. 이 프로젝트 동안 최초의 핵분열 원자로도 개발되었지만, 주로 무기 제조용이었고 전기를 생산하지는 않았다.
1951년, 최초의 핵분열 발전소는 아이다호주 아르코의 실험적 증식로 제1호(EBR-1)에서 최초로 전기를 생산했으며, 이는 인간의 에너지 사용이 더 집중되는 "원자력 시대"를 열었다.
그러나 지연 중성자가 포함되었을 때만 질량이 임계 상태라면 반응은 예를 들어 중성자 흡수체의 도입 또는 제거를 통해 제어될 수 있다. 이것이 원자로 건설을 가능하게 한다. 고속 중성자는 핵에 쉽게 포획되지 않는다. 일반적으로 중성자 감속재의 핵과의 충돌에 의해 속도를 늦춰야 (느린 중성자) 쉽게 포획될 수 있다. 오늘날 이 유형의 핵분열은 일반적으로 전기를 생산하는 데 사용된다.
핵이 충돌하도록 강제되면 핵융합이 일어날 수 있다. 이 과정은 에너지를 방출하거나 흡수할 수 있다. 생성된 핵이 철보다 가벼우면 일반적으로 에너지가 방출된다. 핵이 철보다 무거우면 일반적으로 에너지가 흡수된다. 이 융합 과정은 항성에서 일어나며, 항성은 수소와 헬륨에서 에너지를 얻는다. 항성은 항성 핵합성을 통해 가벼운 원소(리튬부터 칼슘)와 일부 무거운 원소(철과 니켈 너머, S-과정을 통해)를 형성한다. 니켈부터 우라늄 이상의 나머지 무거운 원소의 풍부함은 초신성 핵합성, R-과정 때문이다.
물론 이러한 자연적인 천체 물리학적 과정은 핵 "기술"의 예가 아니다. 핵의 매우 강한 반발력 때문에 통제된 방식으로 융합을 달성하기는 어렵다. 수소 폭탄은 열핵 무기로도 알려져 있으며 융합으로부터 엄청난 파괴력을 얻지만, 에너지는 통제할 수 없다. 통제된 융합은 입자 가속기에서 달성된다. 이것이 많은 인공 원소가 생산되는 방식이다. 퓨저 또한 통제된 융합을 생산할 수 있으며 유용한 중성자원이다. 그러나 이 두 장치는 순 에너지 손실 상태에서 작동한다. 통제 가능하고 실용적인 핵융합 발전은 간혹 상온 핵융합과 같은 속임수에도 불구하고 달성하기 어려운 것으로 입증되었다. 기술적 및 이론적 어려움이 작동하는 민간 핵융합 기술 개발을 방해했지만, 전 세계적으로 연구는 오늘날까지 계속되고 있다.
핵융합은 제2차 세계 대전 중 에드워드 텔러가 이끄는 맨해튼 계획 과학자들이 폭탄 제조 방법으로 조사했을 때 초기에는 이론적인 단계에서만 추구되었다. 프로젝트는 핵분열 반응이 폭발을 유도하는 데 필요할 것이라고 결론 내린 후 핵융합을 포기했다. 최초의 완전한 수소 폭탄이 폭발된 것은 1952년이었는데, 이는 중수소와 삼중수소 사이의 반응을 사용했기 때문에 그렇게 불렸다. 핵융합 반응은 핵연료 단위 질량당 핵분열 반응보다 훨씬 에너지가 많지만, 핵융합 연쇄반응을 시작하는 것은 훨씬 어렵다.
핵무기는 핵분열 또는 핵분열과 핵융합의 조합인 핵반응에서 파괴력을 얻는 폭발 장치이다. 두 반응 모두 비교적 적은 양의 물질에서 막대한 양의 에너지를 방출한다. 심지어 작은 핵 장치도 폭발, 화재 및 방사선으로 도시를 파괴할 수 있다. 핵무기는 대량살상무기로 간주되며, 그 사용과 통제는 등장 이후 국제 정책의 주요 측면이었다.
핵무기 설계는 겉보기보다 복잡하다. 이러한 무기는 전개 시 하나 이상의 임계 이하 핵분열성 물질을 안정적으로 유지한 다음 폭발을 위해 임계 상태 (임계 질량 생성)를 유도해야 한다. 또한 장치가 분해되기 전에 연쇄반응이 연료의 상당 부분을 소모하도록 하는 것은 상당히 어렵다. 핵연료의 조달도 겉보기보다 어렵다. 왜냐하면 이 과정에 충분히 불안정한 물질은 현재 지구상에서 적절한 양으로 자연적으로 발생하지 않기 때문이다.
우라늄의 한 동위 원소, 즉 우라늄-235는 자연적으로 발생하며 충분히 불안정하지만, 항상 더 안정한 동위 원소인 우라늄-238과 혼합되어 발견된다. 후자는 자연 우라늄 무게의 99% 이상을 차지한다. 따라서 세 중성자의 무게를 기반으로 하는 어떤 동위 원소 분리 방법이 우라늄-235를 농축(분리)하기 위해 수행되어야 한다.
대안적으로, 플루토늄 원소는 이 과정에 사용될 만큼 충분히 불안정한 동위 원소를 가지고 있다. 지구상의 플루토늄은 현재 이러한 용도로 충분한 양으로 자연적으로 발생하지 않으므로 원자로에서 제조되어야 한다.
결과적으로 맨해튼 계획은 이들 원소 각각을 기반으로 하는 핵무기를 제조했다. 그들은 1945년 7월 16일 뉴멕시코주 앨라모고도 근처에서 코드명 "트리니티"라는 시험에서 최초의 핵무기를 폭발시켰다. 이 시험은 내폭 방식이 작동할 것인지 확인하기 위해 수행되었으며, 성공했다. 우라늄 폭탄인 리틀 보이는 1945년 8월 6일 일본 도시 히로시마시에 투하되었고, 3일 후 나가사키에 플루토늄 기반 팻 맨이 투하되었다. 단 하나의 무기로부터 전례 없는 파괴와 인명 피해가 발생한 후 일본 정부는 곧 항복하여 제2차 세계 대전을 종식시켰다.
이 폭격 이후 공격용으로 핵무기가 배치된 적은 없다. 그럼에도 불구하고, 이는 군비 경쟁을 유발하여 핵 억지력을 제공하기 위해 점점 더 파괴적인 폭탄을 개발하게 했다. 약 4년 후인 1949년 8월 29일, 소련은 최초의 핵분열 무기를 폭발시켰다. 영국은 1952년 10월 2일에, 프랑스, 1960년 2월 13일에, 중국은 핵무기의 일부를 폭발시켰다. 히로시마와 나가사키의 사망자 중 약 절반은 방사선 노출로 인해 2~5년 후 사망했다. 방사능 무기는 위험한 핵 물질을 적 지역에 살포하도록 설계된 핵무기의 한 유형이다. 이러한 무기는 핵분열 폭탄이나 핵융합 폭탄의 폭발 능력을 갖지 않지만, 많은 사람을 죽이고 넓은 지역을 오염시킬 것이다. 방사능 무기는 배치된 적이 없다. 재래식 군대에서는 쓸모없는 것으로 간주되지만, 이러한 무기는 핵테러에 대한 우려를 제기한다.
1945년 이후 2,000회 이상의 핵실험이 실시되었다. 1963년, 모든 핵보유국 및 많은 비핵보유국은 부분적 핵실험 금지 조약에 서명하여 대기, 수중 또는 우주 공간에서의 핵실험 자제를 약속했다. 이 조약은 지하 핵실험을 허용했다. 프랑스는 1974년까지 대기 실험을 계속했고, 중국은 1980년까지 계속했다. 미국의 마지막 지하 실험은 1992년, 소련은 1990년, 영국은 1991년이었고, 프랑스와 중국은 모두 1996년까지 실험을 계속했다. 1996년 포괄적 핵실험 금지 조약(2011년 현재 발효되지 않음)에 서명한 후, 이들 모든 국가는 모든 핵실험을 중단할 것을 약속했다. 비서명국인 인도와 파키스탄은 1998년에 마지막으로 핵무기를 실험했다.
핵무기는 알려진 가장 파괴적인 무기, 즉 전형적인 대량살상무기이다. 냉전 기간 동안 반대 세력은 수억 명의 사람들을 죽일 수 있는 거대한 핵무기를 보유했다. 닥터 스트레인지러브와 원자 카페와 같은 영화에 묘사된 핵 파괴의 그림자 아래 여러 세대의 사람들이 자랐다.
그러나 핵무기 폭발 시 발생하는 엄청난 에너지 방출은 새로운 에너지원의 가능성도 시사했다.
원자력은 추진, 난방 및 전기 생산을 포함한 작업에 에너지를 방출하기 위해 제어된 핵분열 사용을 포함하는 핵기술의 한 유형이다. 원자력 에너지는 열을 생성하는 제어된 핵 연쇄반응에 의해 생산되며, 이는 물을 끓이고 증기를 생산하고 증기 터빈을 구동하는 데 사용된다. 터빈은 전기를 생산하거나 기계적 작업을 수행하는 데 사용된다.
현재 원자력은 세계 전기의 약 15.7%(2004년 기준)를 공급하며 항공모함, 쇄빙선 및 잠수함을 추진하는 데 사용된다(일부 항구에서의 경제성과 우려로 인해 지금까지 수송선에 원자력 사용은 방지되었다). 모든 원자력 발전소는 핵분열을 사용한다. 인공 핵융합 반응으로 실용적인 전기원은 발생하지 않았다.
의료 응용.
핵기술의 의료 응용은 진단 및 방사선 치료로 나뉜다.
영상 - 의학에서 이온화 방사선의 가장 큰 용도는 의학 영상에서 X선을 사용하여 인체 내부 이미지를 만드는 것이다. 이는 인간의 방사선 노출의 가장 큰 인공적인 원천이다. 의료 및 치과 X선 영상 장치는 코발트-60 또는 다른 X선 원천을 사용한다. 인체에서 방사성 추적자 또는 조영제로 작용하기 위해 유기 분자에 부착되는 방사성 의약품이 다수 사용된다. 양전자 방출 핵종은 양전자 방출 단층촬영으로 알려진 응용 분야에서 고해상도, 단시간 영상에 사용된다.
방사선은 방사선 치료에서도 질병 치료에 사용된다.
일부 이온화 방사선은 물질을 관통할 수 있으므로 다양한 측정 방법에 사용된다. X선 및 감마선은 산업 방사선 촬영에서 고체 제품 내부 이미지를 만드는 데 사용되며, 비파괴 검사 및 검사의 수단으로 사용된다. 방사선 촬영할 부품은 원천과 카세트 안의 사진 필름 사이에 배치된다. 특정 노출 시간 후 필름이 현상되고 재료의 내부 결함을 보여준다.
게이지 - 게이지는 감마선의 지수적 흡수 법칙을 사용한다.
정전기 제어 - 종이, 플라스틱, 합성 섬유 등의 생산에서 정전기 발생을 방지하기 위해 생산 라인 끝에 재료 근처에 알파 방출체 241Am의 리본 모양 원천을 배치할 수 있다. 이 원천은 공기를 이온화하여 재료의 전기 전하를 제거한다.
방사성 추적자 - 방사성 동위 원소는 화학적으로 대부분 비활성 원소와 유사하게 작용하므로 특정 화학 물질의 동작은 방사능을 추적하여 추적할 수 있다. 예:
석유 및 가스 탐사- 핵 유정 검층은 새롭거나 기존 유정의 상업적 생존 가능성을 예측하는 데 사용된다. 이 기술은 중성자 또는 감마선 원천과 방사선 검출기를 시추공에 내려 주변 암석의 다공성 및 암석학적 특성을 결정하는 데 사용된다.
도로 건설 - 핵 수분/밀도 게이지는 토양, 아스팔트 및 콘크리트의 밀도를 결정하는 데 사용된다. 일반적으로 세슘-137 원천이 사용된다.
식품 가공 및 농업.
생물학과 농업에서는 원자력 정원과 같이 새로운 또는 개선된 종을 생산하기 위해 돌연변이를 유도하는 데 방사선이 사용된다. 해충 방제의 또 다른 용도는 멸균 곤충 기법으로, 수컷 곤충을 방사선으로 멸균하고 방출하여 자손을 낳지 않도록 하여 개체수를 줄이는 것이다.
산업 및 식품 응용 분야에서는 도구 및 장비의 멸균에 방사선이 사용된다. 장점은 멸균 전에 물체를 플라스틱에 봉인할 수 있다는 것이다. 식품 생산 분야에서 새롭게 떠오르는 용도는 식품 방사선 조사를 이용한 식품의 멸균이다.
식품 방사선 조사는 식품에 이온화 방사선을 조사하여 식품에 존재할 수 있는 미생물, 세균, 바이러스 또는 곤충을 파괴하는 과정이다. 사용되는 방사선 원천에는 방사성 동위 원소 감마선 원천, X선 발생기 및 전자 가속기가 포함된다. 추가 응용 분야에는 발아 억제, 숙성 지연, 주스 수율 증가, 재수화 개선 등이 있다. 방사선 조사는 기술적 목표를 달성하기 위해 의도적으로 물질을 방사선에 노출시키는 더 일반적인 용어이다 (이 문맥에서는 '이온화 방사선'이 암시된다). 따라서 의료 기기, 플라스틱, 가스관 튜브, 바닥 난방 호스, 식품 포장용 수축 필름, 자동차 부품, 전선 및 케이블 (절연), 타이어, 심지어 보석과 같은 비식품 품목에도 사용된다. 조사된 식품 양에 비해 이러한 일상적인 응용 분야의 부피는 엄청나지만 소비자에게는 눈에 띄지 않는다.
이온화 방사선으로 식품을 가공하는 실제 효과는 생명의 기본 유전 정보인 DNA에 대한 손상과 관련이 있다. 미생물은 더 이상 증식하고 악성 또는 병원성 활동을 계속할 수 없다. 변질을 유발하는 미생물은 활동을 계속할 수 없다. 곤충은 생존하지 못하거나 번식 능력을 잃는다. 식물은 자연적인 숙성 또는 노화 과정을 계속할 수 없다. 이러한 모든 효과는 소비자와 식품 산업 모두에게 유익하다.
효과적인 식품 방사선 조사에 투입되는 에너지 양은 동일한 식품을 요리하는 것보다 적다. 일반적인 10 kGy 선량에서도 (가열과 관련하여) 물리적으로 물과 동일한 대부분의 식품은 약 2.5 °C(4.5 °F)만 따뜻해진다.
이온화 방사선으로 식품을 가공하는 특수성은 원자 전이당 에너지 밀도가 매우 높다는 사실이다. 이는 분자를 절단하고 이온화(따라서 이름)를 유도할 수 있으며, 이는 단순한 가열로는 달성할 수 없다. 이것이 새롭고 유익한 효과를 가져오지만 동시에 새로운 우려를 불러일으키는 이유이다. 고체 식품을 이온화 방사선으로 처리하는 것은 우유와 같은 액체의 열 살균과 유사한 효과를 제공할 수 있다. 그러나 조사된 식품을 설명하기 위해 차가운 살균이라는 용어를 사용하는 것은 논란의 여지가 있는데, 살균과 조사는 근본적으로 다른 과정이지만 의도된 최종 결과는 경우에 따라 유사할 수 있기 때문이다.
식품 방사선 조사에 반대하는 사람들은 유도 방사능의 건강 위험에 대해 우려한다. 산업 옹호 단체인 미국 과학 보건 협의회의 "Irradiated Foods"라는 보고서는 다음과 같이 명시하고 있다. "식품 처리에 승인된 방사선 원천 유형은 식품의 어떤 원소도 방사능을 띠게 할 에너지 수준보다 훨씬 낮은 특정 에너지 수준을 가지고 있다. 조사된 식품은 공항 X선 스캐너를 통과하는 수하물이나 X선 촬영된 치아보다 더 방사능을 띠게 되지 않는다."
식품 방사선 조사는 본질적으로 비핵 기술이다. 이는 전자 가속기 및 제동 복사로 변환하여 생성될 수 있는 이온화 방사선의 사용에 의존하지만, 핵 붕괴에서 발생하는 감마선도 사용할 수 있다. 이온화 방사선 처리를 위한 전 세계적인 산업이 있으며, 대다수는 가속기를 사용하며 처리 용량 면에서도 가속기를 사용한다. 식품 방사선 조사는 의료 용품, 플라스틱 재료, 원자재, 보석, 케이블 및 전선 등과 비교하면 틈새 응용 분야일 뿐이다.
핵 사고는 관련된 강력한 힘 때문에 종종 매우 위험하다. 역사적으로 첫 번째 사건은 치명적인 방사선 노출을 포함했다. 마리 퀴리는 높은 노출 수준으로 인해 발생한 재생불량성빈혈로 사망했다. 두 명의 과학자, 각각 미국인과 캐나다인인 해리 더그힐란과 루이스 슬로틴은 동일한 플루토늄 덩어리를 잘못 다루다가 사망했다. 기존 무기와 달리 핵무기의 강렬한 빛, 열, 폭발력만이 치명적인 요소는 아니다. 히로시마와 나가사키의 사망자 중 약 절반은 방사선 노출로 인해 2~5년 후 사망했다.
민간 원자력 및 방사능 사고는 주로 원자력 발전소와 관련이 있다. 가장 흔한 것은 작업자를 위험한 물질에 노출시키는 핵 누출이다. 노심 용융은 주변 환경으로 핵 물질이 방출되는 더 심각한 위험을 의미한다. 가장 중요한 노심 용융 사고는 펜실베이니아주의 스리마일섬 원자력 발전소 사고와 소련 우크라이나의 체르노빌 원자력 발전소 사고에서 발생했다. 유사한 사고를 겪은 군용 원자로는 영국의 윈드스케일 화재와 미국의 SL-1이다.
군용 사고는 일반적으로 핵무기의 손실 또는 예상치 못한 폭발을 포함한다. 1954년 캐슬 브라보 시험은 예상보다 큰 위력을 생산하여 인근 섬, 일본 어선(사망자 1명 포함)을 오염시켰고 일본에서 오염된 물고기에 대한 우려를 불러일으켰다. 1950년대부터 1970년대까지 여러 핵폭탄이 잠수함과 항공기에서 손실되었으며, 일부는 회수되지 않았다. 지난 20년 동안 그러한 사고는 눈에 띄게 감소했다.
환경적 이점의 예.
원자력 지지자들은 매년 원자력으로 생산된 전기가 화석 연료에서 발생하는 4억 7천만 톤의 이산화탄소 배출량을 줄인다고 지적한다. 또한 원자력 에너지가 생산하는 비교적 적은 양의 폐기물은 대규모 원자력 에너지 생산 시설에 의해 안전하게 처리되거나 다른 에너지 용도로 재활용/재사용된다. 원자력 지지자들은 또한 다른 형태의 전기를 활용하는 데 따른 기회비용을 언급한다. 예를 들어 환경 보호국은 석탄이 환경 영향으로 인해 연간 3만 명을 사망시키지만 체르노빌 사고로 60명이 사망했다고 추정한다. 원자력 지지자들이 제시한 실제적인 영향의 예는 버몬트 양키 원자력 발전소 폐쇄 후 두 달 동안 탄소 배출량이 65만 톤 증가한 것이다.
노끈은 2개 이상의 가는 실가닥이 꼬여서 엮이고 (꼬임), 다시 함께 꼬여 (합사) 만들어진 튼튼한 실가닥, 가벼운 구조물의 끈 또는 코드이다. 가닥들은 꼬이는 방향과 반대 방향으로 합사되는데, 이는 코드에 비틀림 강도를 더하고 풀리지 않도록 한다. 이 과정을 역감기(reverse wrap)라고도 한다. 노끈을 만드는 데 사용되는 것과 동일한 기술은 더 얇은 실가닥, 실, 그리고 일반적으로 3개 이상의 가닥으로 더 강하고 두꺼운 밧줄을 만드는 데도 사용된다.
노끈 제조에 사용되는 천연 섬유로는 모섬유, 면섬유, 사이잘 삼, 황마포, 대마, 헨네켄, 종이, 코이어 등이 있다. 다양한 합성 섬유도 사용된다. 노끈은 현대 공예에서 인기 있는 재료이다.
노끈의 발명은 초기 인류에게 석기 도구의 발달만큼이나 중요했다. 실제로 엘리자베스 웨일랜드 바버는 구성 섬유보다 훨씬 더 강하고 길게 만들 수 있는 노끈의 발달을 "끈 혁명"이라고 불렀다. 노끈은 화살, 창, 작살 및 기타 도구에 촉과 칼날을 고정하고 덫, 가방, 아기띠, 어망 및 사냥 그물, 해상 장비를 만드는 데 사용할 수 있었으며, 장작을 확보하고, 물건을 운반하고, 텐트와 쉼터를 고정하는 것은 말할 것도 없다. 노끈은 직물 및 밧줄 제작의 기초이다. 노끈은 인간을 포함한 동물 털, 힘줄, 그리고 식물 재료로 만들어졌는데, 종종 식물의 관다발 조직(즉, 인피섬유)으로 만들어졌지만, 나무껍질과 심지어 씨앗 솜(예: 밀크위드)으로도 만들어졌다. 그러나 석기나 금속 도구와 달리 대부분의 노끈은 시간이 지나면서 거의 보존되지 않는 부패하기 쉬운 재료로 만들어졌기 때문에 고고학적 기록에서 찾아보기 어렵다. 사실, 고대 구슬의 발견과 해상 여행이 적어도 6만 년 전에 시작되었다는 사실은 "끈 혁명"이 후기 구석기보다 훨씬 더 일찍 일어났을 수 있음을 시사한다. 남아프리카에서는 약 58,000년 전에 식물성 노끈이 석촉의 자루를 고정하는 데 사용되었다.
구석기 시대의 노끈 잔해가 몇 군데에서 발견되었다. 조지아의 주주아나 동굴(3만 년 전), 이스라엘의 오할로 II 유적(1만 9천 년 전), 그리고 프랑스의 라스코 동굴(1만 7천 년 전)에서 발견되었다. 2016년에는 4만 년 전으로 거슬러 올라가는 세 개의 구멍이 있는 조각된 매머드 상아 조각이 구석기 시대 여성 조각상과 플루트의 발견으로 유명한 홀레 펠스 유적에서 발굴되었다. 이것은 밧줄을 엮는 도구로 확인되었다. 아메리카에서는 플로리다의 윈도버 습지에서 8000년 전으로 거슬러 올라가는 노끈이 발견되었다. 프랑스 남동부 아브리 뒤 뮤라스에서 발견된 작은 노끈 조각은 약 5만 년 전으로 거슬러 올라간다.
노끈에 대한 초기 묘사는 적지만, 유라시아 전역에서 발견된 약 200개의 비너스 소상 중 하나는 "끈 치마"(2만 5천 년 전의 레스푸그의 비너스)를 입고 있는 것으로 묘사되어 있다. 바버는 끈의 각 꼬임이 자세하게 조각되어 있을 뿐만 아니라, "각 끈의 아래쪽 끝이 느슨한 섬유 덩어리로 풀어지는 모습(예: 꼬인 창자나 힘줄 조각에서는 불가능함)"도 보여주고 있다고 언급한다
노끈의 선사시대 사용에 대한 다른 증거는 금속이나 도자기 및 기타 세라믹 유물에 남은 흔적에서 찾을 수 있다. 후쿠이 동굴(일본)에서는 그러한 흔적이 13,000년 전으로 거슬러 올라간다. 돌니 베스토니체 I 및 모라비아의 다른 여러 유적지에서 발견된 점토의 직조 흔적은 26,000년 전으로 거슬러 올라간다. 이는 작은 동물과 새를 사냥하기 위한 옷을 꿰매고 그물을 만드는 데 사용된 바늘 및 도구와 함께 발견되었다.
구슬, 조개껍데기, 사람의 손으로 구멍을 뚫은 동물의 이빨은 그물 추와 끈 마모 흔적이 있는 도구처럼 엮는 것의 간접적인 증거로 사용되어 왔다. 구슬 속에는 실의 잔해가 여전히 남아 있는 채로 발견되었다.
손으로 노끈을 만드는 기술이 발명된 후, 방추, 물레와 같은 섬유 생산용 실을 생산하는 다양한 도구와 방적 및 직조용 직기, 노끈 및 밧줄 제작용 도구가 개발되었다.
엮는 과정은 코다지(cordage)에서 시작되며, 이는 섬유의 비꼬거나 꼬거나 엮은 모든 형태가 될 수 있다. 코드는 최소 하나의 재료 층을 꼬거나 여러 층을 함께 엮어 형성된다. 층의 수와 재료의 유형에 따라 코드의 유형과 구조를 명명할 수 있다. 단순 층은 단일 가닥 또는 동일한 방향으로 방적된 재료 묶음으로 만들어지는 반면, 복합 층은 여러 가닥 또는 재료 묶음을 개별적으로 꼬아서 서로 반대 방향으로 방적하여 만들어진다.
노끈이 생산되면 다른 형태의 기능, 가장 일반적으로 직물 및 바구니 공예를 생산하는 데 사용할 수 있다. 그런 다음 방적된 노끈은 두 가지 유형의 물체를 생산하기 위해 엮는 과정을 사용하여 결합된다. 이 엮는 과정의 주요 구성 요소는 씨실과 날실 또는 기초와 스티치로 알려져 있다. 다양한 기술을 사용하여 이 방법으로 생성된 물체는 고유한 구조적 장식을 가질 수도 있다. 날실의 체계적인 통과는 이미지 또는 패턴 수정 사항을 만들 수 있다. 날실 수정과 함께 염색되거나 자연적으로 색깔이 있는 재료를 사용하여 패턴을 축적할 수 있다. 짜임새 있는 물체에서는 의도적인 가닥 간격으로 인해 질감 차이가 생길 수 있다. 마지막으로 자수, 깃털, 아플리케 등 다른 보조 재료를 물체에 통합하여 추가 세부 사항을 표현할 수 있다.
노끈으로 만든 실, 직물, 바구니와 같은 물체를 분류하는 몇 가지 주요 방법이 있다. 씨실 열의 간격은 열린 상태, 닫힌 상태 또는 이 둘의 조합으로 정의될 수 있다. 이러한 용어는 씨실 열이 서로 얼마나 가까운지와 이 의도적인 간격의 변화를 식별한다. 날실과 씨실이 상호 연결되는 방식은 다른 구성 배열을 만든다. 이러한 배열은 단순하거나 대각선이거나 둘 다일 수 있다. 마지막 주요 범주화는 씨실이 꼬인 방향에서 비롯된다. 이것은 S-꼬임 및 Z-꼬임 또는 둘 다로 표시된다. S-꼬임에서는 가닥이 왼쪽으로 꼬일 때 위로 올라오는 것처럼 보이며 Z-꼬임에서는 오른쪽으로 꼬일 때 위로 올라오는 것처럼 보인다.
인류학자들이 일반적으로 기록하는 추가 분류에는 가닥의 폭, 날실이나 씨실을 형성하기 위해 함께 사용되는 가닥의 수, 단위 센티미터당 날실과 씨실 열의 수, 그리고 씨실 열의 간격 폭이 포함될 수 있다. 준비, 구성 및 제작 방법도 매우 중요하다.
고전역학에서 대우(對偶, kinematic pair)는 두 물체 간의 연결로, 상대적인 움직임(운동학)에 제약을 가한다. 독일의 엔지니어 프란츠 뢸로는 기계 연구에 대한 새로운 접근 방식으로 대우를 도입했으며, 이는 단순 기계로 구성된 요소 개념에 대한 발전을 제공했다.
운동학은 점, 물체(물체) 및 물체 시스템(물체 그룹)의 운동을 운동의 원인에 대한 고려 없이 설명하는 고전역학의 한 분야이다. 운동학은 종종 "운동의 기하학"이라고 불린다. 자세한 내용은 운동학을 참조한다.
하르텐베르크와 데나비트는 대우의 정의를 제시한다.
강체 사이의 연결에 관하여 뢸로는 두 종류를 인식했습니다. 그는 이를 고위(high paper)와 저위(lower pair)라고 불렀습니다. 고위에서는 두 요소가 볼 베어링 또는 디스크 캠 및 팔로어와 같이 점 또는 선을 따라 접촉합니다. 일치하는 점들의 상대 운동은 다릅니다. 저위는 핀 연결, 크로스헤드, 볼 소켓 조인트 및 기타 일부와 같이 면 접촉이 시각화될 수 있는 쌍입니다. 요소의 일치하는 점들, 따라서 링크들의 상대 운동은 유사하며, 한 링크에서 다른 링크로 요소를 교환해도 고위의 경우와 같이 부품의 상대 운동이 변경되지 않습니다.운동학에서 대우를 형성하는 두 연결된 물리적 물체는 '강체'라고 불린다. 기구, 매니퓰레이터 또는 로봇 연구에서 두 물체는 일반적으로 '링크'라고 불린다.
저위.
저위(lower pair)는 움직이는 물체의 표면이 고정된 물체의 해당 표면에 접촉하는 것을 제약하는 이상적인 조인트이다. 저위는 너트와 나사, 두 프로펠러 축을 연결하는 데 사용되는 조인트와 같이 두 부재 사이에 표면 또는 면 접촉이 발생하는 쌍이다.
저위 조인트의 경우:
고위.
일반적으로 고위(접선대우)는 움직이는 물체의 곡선 또는 표면이 고정된 물체의 곡선 또는 표면과 접촉을 유지해야 하는 제약 조건이다. 예를 들어, 캠과 팔로어 사이의 접촉은 캠 조인트라고 불리는 고위 쌍이다. 마찬가지로, 두 기어의 맞물리는 이빨을 형성하는 인볼류트 곡선 사이의 접촉은 캠 조인트이며, 표면을 굴러가는 바퀴도 마찬가지이다. 이것은 점 또는 선 접촉을 갖는다.
래핑/고위.
래핑/고위 쌍은 벨트, 체인 및 기타 장치를 포함하는 제약 조건이다. 벨트로 구동되는 풀리가 이 쌍의 예이다.
이 유형은 고위(점 또는 선 접촉을 갖는)와 매우 유사하지만, 다중 점 접촉을 갖는다.
조인트 표기법.
메커니즘, 매니퓰레이터 또는 로봇은 일반적으로 조인트로 연결된 링크로 구성된다. 직렬 매니퓰레이터는 SCARA 로봇과 같이 링크 및 조인트의 단일 체인을 통해 움직이는 플랫폼을 베이스에 연결한다. 로봇 공학에서 움직이는 플랫폼은 '말단 효과기'라고 불린다. 여러 개의 직렬 체인이 병렬 매니퓰레이터의 베이스, 즉 고프-스튜어트 메커니즘과 같은 움직이는 플랫폼을 연결한다. 병렬 매니퓰레이터의 개별 직렬 체인은 '팔다리' 또는 '다리'라고 불린다. 토폴로지는 매니퓰레이터 또는 로봇을 형성하는 링크 및 조인트의 배열을 의미한다. 조인트 표기법은 메커니즘, 매니퓰레이터 또는 로봇의 조인트 토폴로지를 정의하는 편리한 방법이다.
조인트는 다음과 같이 약어로 표시된다. 프리즘 P, 회전 R, 유니버설 U, 원통형 C, 구형 S, 평행사변형 Pa. 구동되거나 활성 조인트는 밑줄로 식별된다. 즉, P, R, U, C, S, Pa이다.
조인트 표기법은 메커니즘을 형성하는 조인트의 유형과 순서를 지정한다. 베이스의 첫 번째 조인트 약어부터 움직이는 플랫폼의 마지막 약어까지 조인트 순서를 식별한다. 예를 들어, 직렬 SCARA 로봇의 조인트 표기법은 RRP이며, 이는 두 개의 활성 회전 조인트 RR 뒤에 활성 프리즘 P 조인트가 뒤따르는 것으로 구성됨을 나타낸다. 반복되는 조인트는 그 수로 요약될 수 있다. 따라서 SCARA 로봇의 조인트 표기법은 2RP 등으로 작성할 수도 있다. 병렬 고프-스튜어트 메커니즘의 조인트 표기법은 6-UPS 또는 6(UPS)이며, 이는 각각 유니버설 U, 활성 프리즘 P 및 구형 S 조인트로 구성된 6개의 동일한 직렬 팔다리로 구성됨을 나타낸다. 괄호 ()는 개별 직렬 팔다리의 조인트를 묶는다.
개스킷(gasket)은 일반적으로 압축을 받을 때 연결된 물체에서 또는 연결된 물체로의 누출을 방지하기 위해 두 개 이상의 결합면 사이의 공간을 채우는 기계적 씰이다. 기계 조립에서 다양한 작동 조건 하에서 정적 씰을 만들고 유지하는 데 사용되는 변형 가능한 재료이다.
개스킷은 기계 부품에 불완전한 결합면이 있더라도 불규칙성을 채울 수 있도록 한다. 개스킷은 일반적으로 시트 재료를 절단하여 생산된다. 결함이 있거나 누출되는 개스킷의 잠재적인 비용 및 안전 문제를 고려할 때, 응용 분야의 요구 사항에 맞는 올바른 개스킷 재료를 선택하는 것이 중요하다.
고압 증기 시스템과 같은 특정 응용 분야용 개스킷에는 석면이 포함될 수 있다. 그러나 석면 노출과 관련된 건강 위험으로 인해 실용적인 경우 비석면 개스킷 재료가 사용된다.
일반적으로 개스킷은 어느 정도 변형 가능한 재료로 만들어져야 하며, 설계된 공간에 불규칙성을 포함하여 단단히 채울 수 있도록 변형될 수 있어야 한다. 일부 유형의 개스킷은 제대로 작동하기 위해 개스킷 표면에 직접 실런트를 도포해야 한다.
일부 (배관) 개스킷은 전적으로 금속으로 만들어졌으며 씰을 달성하기 위해 시팅 표면에 의존한다. 금속 자체의 스프링 특성이 활용된다(재료의 항복 강도인 σy까지는 도달하지만 지나치지는 않는다). 이는 일부 "링 조인트"(RTJ) 또는 다른 금속 개스킷 시스템의 특징이다. 이 조인트는 R-콘 및 E-콘 압축식 조인트로 알려져 있다.
일부 개스킷은 현장에서 분배되고 경화된다. 이러한 재료는 제자리 형성 개스킷이라고 한다.
개스킷은 일반적으로 종이, 고무, 실리콘, 금속, 코르크, 펠트, 폴리클로로프렌, 니트릴 고무, 유리 섬유, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE 또는 테플론으로도 알려져 있음) 또는 플라스틱 중합체(예: 폴리클로로트리플루오로에틸렌)와 같은 평평한 재료, 즉 시트로 만들어진다.
압축된 섬유 개스킷 재료에 대한 산업 응용 분야에서 효과적인 개스킷의 바람직한 속성 중 하나는 높은 압축 하중을 견딜 수 있는 능력이다. 대부분의 산업 개스킷 응용 분야에는 14 메가파스칼(2000 psi) 이상 범위의 압축력을 가하는 나사못이 포함된다. 일반적으로 개스킷 성능을 향상시키는 몇 가지 뻔한 말이 있다. 가장 시도되고 테스트된 것 중 하나는 "개스킷에 가해지는 압축 하중이 클수록 오래 지속된다"는 것이다.
개스킷 재료의 압축 하중을 견딜 수 있는 능력을 측정하는 여러 가지 방법이 있다. "고온 압축 테스트"가 이 테스트 중 가장 널리 받아들여지는 방법일 것이다. 개스킷 재료 제조업체 대부분은 이러한 테스트 결과를 제공하거나 게시할 것이다.
개스킷은 산업용도, 예산, 화학 물질 접촉 및 물리적 매개 변수에 따라 다양한 디자인으로 제공된다.
시트 개스킷.
개스킷은 평평하고 얇은 재료의 시트에서 필요한 모양을 펀칭하여 시트 개스킷을 만들 수 있다. 시트 개스킷은 빠르고 저렴하게 생산할 수 있으며, 섬유 재료와 매트 흑연(및 과거에는 압축 석면)을 포함한 다양한 재료로 생산할 수 있다. 이 개스킷은 사용된 재료의 불활성에 따라 다양한 화학적 요구 사항을 충족할 수 있다. 비석면 개스킷 시트는 내구성이 뛰어나고 여러 재료로 구성되어 있으며 두껍다. 재료 예로는 광물성, 탄소 또는 합성 고무(예: EPDM, 니트릴, 네오프렌, 천연, SBR 삽입)가 있으며, 각 재료는 다양한 응용 분야에 적합한 고유한 특성을 가지고 있다. 시트 개스킷을 사용하는 응용 분야에는 산, 부식성 화학 물질, 증기 또는 약한 부식제가 포함된다. 유연성과 우수한 회복력은 시트 개스킷 설치 시 파손을 방지한다.
고체 재료 개스킷.