둥근 원통 모양의 몸체, 연속적인 나선형 홈. 바로 우리가 흔히 볼 수 있는 나사의 모양이다. 이렇게 간단한 모양의 나사는 기계제작에 없어서는 안될 부품으로 물체를 고정하거나 힘과 운동의 방향을 바꾸어 줄 때에 사용되는 물건이다. 그렇다면 이렇게 간단하면서도 없어서는 안될 발명품인 나사의 원리를 가장 먼저 응용한 사람은 누구일까?
나사의 원리를 처음으로 밝혀낸 사람은 ‘유레카’라고 외치며 알몸으로 목욕탕을 뛰쳐나갔다는 일화로유명한 수학자 아르키메데스이다. “한 물체의 체적은 그것이 밀어내는 물의 양과 일치한다”라는 부피와 체적의 관계를 밝혀낸 것으로 더 유명한 아르키메데스가 나사의 원리를 알아낸 것은 그가 이집트 여행중일 때였다. 그는 나일강의 많은 수로와 지류에서 이상하게 생긴 파이프 모양의 장치들을 보게 되었다. 이것들은 비스듬히 물 속으로 통해 있고 사람의 손에 의해 돌려지는 것이었다. 그 물레 장치의 윗부분으로는 강에서부터 끌어올린 물이 솟아나오고 있었다. 아르키메데스는 이것을 관찰해 물이 나선형 모양의 관을 통해 위로 올라오는 것을 알게 되었다. 이후 그는 이 나선형 장치의 원리를 이용해 배 밑에 괸 물을 퍼내는 기구를 만들었다. 또한 옷감을 눌러펴는 일, 포도를 압착해서 즙을 내는 일 등에도 활용했다. 이런 긍정적인 기능 외에도 종교 재판에서 죄수를 고문할 때 나사를 이용해 엄지손가락을 죄는 기구도 발명되었다. 그리하여 이 나선형 장치는 그 시초가 이집트였음에도 불구하고 흔히 ‘아르키메데스의 나선’이라고 알려져 있다. 아르키메데스 자신은 이 나선을 “불변의 가속도를 가지고서 하나의 고정된 점을 중심으로 돌고 있는 하나의 직선 위를 불변해 속도로 나아가면서 하나의 점을 그리고 있는 곡선”이라 했다. 이러한 나선의 원리를 각 시대의 천재들도 응용했다.
레오나르도 다 빈치의 노트에는 나사식 인쇄기와 나사 절삭기에 관한 아이디어가 있었고 제임스 와트는 특수 잉크로 쓴 편지 사본을 얻기 위해 압착식 스크루 프레스를 발명해냈다.
지난 1천년 동안 최고의 발명품이었던 나사는 16세기 경 나무 제품의 일자형 나사못으로 첫선을 보였다. 오늘날에는 일자형 나사못보다는 십자형 나사못이 주류를 이루고 있다. 처음 십자형 나사못을 발명한 이는 미국에서 조그만 전파상 기술자로 일하던, 정규교육도 제대로 못 받은 필립이라는 사람이었다. 전파상에서 일하면서 마모된 일자 나사못을 수없이 대한 그였기에 평소에도 일자 나사못에 대한 생각으로 가득했다. 그러던 중 한번은 마모가 너무 심해 일자 홈조차도 제대로 보이지 않는 나사를 빼려다가 가로로 홈을 더 그어 보니 훨씬 일이 수월하다는 것을 깨달았다. 그의 경험을 토대로 한 십자 나사못의 발명은 전 세계에 특허등록이 되면서 대성공을 거두었다. 그는 단지 나사에 홈 하나를 더 팜으로써 갑부가 된 것이다.
여행 중 낯선 것에 흥미를 느껴 관찰한 아르키메데스나 수백 번의 시행착오 끝에 십자 드라이버를 발명한 필립의 경우처럼 세기를 빛낸 위대한 발명은 사소함에서 출발했다. 오늘도 우리 주위에는 우리의 섬세한 눈길을 기다리는 발명품이 있지 않을까?
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