병뚜껑 톱니는 왜 21개 일까? 개수와 모양에 숨겨진 놀라운 비밀

일상에서 익숙한 톱니바퀴 모양의 병뚜껑을 '크라운 캡'이라고 부르는데, 이 톱니바퀴는 전 세계 어딜 가도 21개로 동일하게 구성되어 있습니다. 이러한 특이한 톱니바퀴 디자인과 특정한 개수에는 놀라운 비밀이 숨겨져 있다고 합니다. 왜 하필 병뚜껑의 톱니바퀴가 21개로 만들어졌고, 삼각형 구조로 만들게 되었는지 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

병뚜껑 톱니는 왜 21개 일까?

 

1. 병뚜껑(크라운 캡) 톱니바퀴 모양의 역사

 

 

1) 코르크 마개의 문제점

코르크 마개의 문제점

 

코르크마개는 과일음료의 경우 밀폐력이 약해 탄산이 빠져나가거나 공기가 들어가 음료를 변질시키는 문제가 발생하였습니다. 특히, 1892년 당시에 이미 유행하고 있던 콜라, 사이다, 레모네이드와 같은 탄산음료는 이러한 문제에 더 크게 노출되어 있었습니다.

 

2) 병뚜껑이 개발된 역사적 계기

 

미국의 발명가 '윌리엄 페인터 William Painter (1838~1906)'가 이 크라운 캡을 발명하게 된 특별한 사연이 있습니다. 당시에는 대부분의 병뚜껑을 지금의 와인 뚜껑 같은 코르크 마개를 사용했는데 코르크 마개는 와인처럼 술을 보관하는 데는 문제가 없었지만 밀폐력이 약해서 탄산이 빠져나갈 뿐만 아니라 공기가 들어가서 내용물을 변질시키기도 했는데, 어느 날 코르크 마개로 밀봉된 음료를 마시고 배탈이 난 윌리엄 페인터는 이 사건을 계기로 제대로 된 병뚜껑 개발을 시작하게 됩니다. 

 

3) 병뚜껑 톱니바퀴 모양의 숨겨진 비밀

병뚜껑 톱니바퀴 모양의 숨겨진 비밀

 

병뚜껑이 제 역할을 하기 위해서는 병안에 있는 내용물이 변질되지 않게 유지하기 위한 밀폐력도 중요하지만, 병을 열고 닫을 때 병이 깨지지 않는 안정적인 병뚜껑 형태가 필요했습니다. 그래서 윌리엄 페인터가 선택한 방법은 바로 삼각형 구조를 활용하는 것이었습니다. 삼각형은 안정적인 구조를 가진 도형으로 다른 도형보다 힘이 고르게 분산돼서 쉽게 변형되지 않습니다. 따라서 원형인 병 입구에 삼각형 모양을 하나씩 덧대가며 뚜껑을 설계했다고 합니다. 삼각형 구조는 이러한 특성 때문에 접착해서 사용하는 골판지 내부에도 사용되고, 가벼우면서도 튼튼함을 주는 '트러스 구조' 건축물에 많이 활용됩니다.

 

4) 병뚜껑의 톱니 개수는 왜 21개 일까?

병뚜껑의 톱니 개수는 왜 21개 일까?

 

병 입구에 삼각형을 하나씩 덧대가며 병뚜껑을 설계했는데, 톱니가 18개일 때는 손으로 쉽게 열리는 장점은 있지만, 그만큼 밀폐력이 약해서 탄산이 밖으로 새어 나오거나 저절로 열리고, 내용물이 변질되는 문제가 발생했고, 톱니가 24개일 때는 밀폐는 잘 되지만 밀폐력이 너무 강해서 병뚜껑이 잘 알리지 않아 억지로 열다가 병이 깨지는 문제가 자주 발생하게 되어 여러 번의 시험을 거쳐 톱니바퀴 개수가 21개 일 때 가장 적당한 밀폐력으로 내용물도 보호하고, 뚜껑을 열 때 병이 파손되는 것도 막을 수 있는 개수가 바로 21개가 적당하다는 결론에 도달했습니다.

 

《병뚜껑 톱니 최적의 개수》 

톱니 개수 18개일 때	톱니 개수 21개일 때	톱니 개수 24개일 때
● 손으로 쉽게 열리지만 탄산의 압력으로 인해 탄산이 밖으로 빠져나감 ●병뚜껑이 쉽게 열리거나 내용물이 변질되는 단점	● 적당한 밀폐력 유지로 내용물 보호 ● 뚜껑을 열 때 힘들지 않고, 깨지지 않게 열수 있음 ● 여러 실험을 통해 알아낸 최적의 개수	● 밀폐는 잘 되지만 뚜껑 열기가 힘듦 ● 병뚜껑을 열다가 병 파손이 잦음

 

 

2. 마무리 글

 

윌리엄 페인터의 발명으로 1892년에 등장한 크라운 캡은 톱니바퀴 디자인과 21개의 톱니바퀴로 전 세계에서 소비되고 있는 음료를 안전하게 보호합니다. 이 혁신적인 발명은 삼각형의 안정성을 활용한 완벽한 밀봉과 손쉬운 개봉을 실현했습니다. 이로써 130년 이상의 역사 속에서도 변함없이 편리하게 사용되며, 현대 음료 포장에 필수적인 제품으로 자리 잡고 있습니다.

 

 

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