회의가 길어지면 손이 심심해져서 볼펜을 딸깍거리게 된다. 몇 번 누르다 보면 옆자리 눈초리가 느껴진다. 그런데 얼마 전 만년필 뚜껑처럼 몸통을 돌려서 심을 꺼내는 볼펜을 손에 쥐어 보고서야, 이 흔한 딸깍 소리가 모든 볼펜의 기본값은 아니라는 걸 알았다.
노크 볼펜은 왜 누를 때마다 딸깍 소리를 내고, 트위스트 볼펜은 왜 그 소리가 안 날까. 궁금해서 특허 문서까지 뒤졌다. 답은 두 방식이 심을 고정하는 원리 자체가 다르다는 데 있었다. 노크식은 톱니와 하트 모양 홈으로 걸어서 고정하고, 트위스트식은 나사산으로 밀어서 고정한다.
노크 볼펜 원리, 딸깍 소리는 왜 나는가
노크 볼펜의 딸깍 소리는 버튼 아래 톱니(래칫)가 하트 모양의 캠 홈을 타고 넘어가면서 부딪히는 소리다. 버튼을 누르면 톱니가 캠 표면을 밀며 돌다가, 하트 모양 홈의 오목한 자리에 걸리는 순간 회전이 멈춘다. 이때 나는 충돌음이 첫 번째 딸깍이고, 다시 누르면 톱니가 그 홈을 벗어나 반대편 홈으로 넘어가면서 두 번째 딸깍이 난다. 관련 특허 자료는 이 하트 모양 홈을 "오목한 부분과 마주 보는 정점, 그 옆의 보조 정점 두 개"로 구성된 경로로 설명하는데, 결국 누를 때마다 걸리는 자리가 서로 다른 두 곳을 왔다 갔다 하는 구조다.
재미있는 건 이 회전이 심통 전체를 돌린다는 점이다. 클릭할 때마다 캠이 잉크 카트리지를 180도씩 돌리는 설계가 흔한데, 항상 같은 방향으로 쥐고 쓰는 손버릇 때문에 심 끝 한쪽만 닳는 걸 막아 준다는 부수 효과가 있다. 딸깍거리는 손장난이 알고 보니 심 마모까지 관리해 주고 있었던 셈이다.
샤프도 버튼을 눌러 심을 내보내지만 목적이 다르다. 샤프는 걸림쇠가 심을 일정 길이만큼씩 밀어내는 구조이고, 노크 볼펜은 심통 전체를 고정된 두 위치(나옴·들어감) 사이에서 걸었다 풀었다 하는 구조다. 같은 "누르는 버튼"이라도 안에서 하는 일은 완전히 다르다.
트위스트 볼펜 원리, 나사산으로 심을 밀어낸다
트위스트 볼펜은 톱니도 캠도 없이 나사산 한 쌍으로 작동한다. 몸통 안쪽 면과 심통을 감싼 관 바깥면에 나사산을 파 놓고, 몸통을 돌리면 이 나사산을 따라 관이 앞뒤로 이동하며 심을 밀어내거나 끌어들이는 구조다. 관련 특허는 이 방식의 장점으로 "가공 수율이 높고 조립이 비교적 쉽다"는 점을 든다. 부품이 톱니바퀴·캠·리턴스프링까지 여러 개 맞물리는 노크식보다 훨씬 단순하다는 뜻이다.
움직이는 부품이 적으니 부딪히는 부품도 없다. 노크식의 딸깍 소리는 톱니가 캠 표면에 부딪히며 나는데, 트위스트식은 나사산이 매끄럽게 미끄러질 뿐 부딪히는 지점이 없어서 소리가 나지 않는다. 대신 한 손으로 순간적으로 누르는 조작은 안 되고, 몸통을 붙잡고 돌리는 두 손(또는 손목) 동작이 필요하다. 조용하지만 느린 쪽이다.
노크 볼펜이 헛돌거나 뻑뻑해지는 이유
노크가 헛돌면 흔히 스프링이 약해졌다고 생각하기 쉬운데, 구조상 원인은 다른 데 있을 가능성이 크다. 하트 모양 홈은 계속된 마찰로 조금씩 마모되는 부위이고, 홈의 오목한 자리가 무뎌지면 톱니가 걸려야 할 위치에서 미끄러져 버튼만 헛눌리는 증상이 생긴다. 반대로 노크가 뻑뻑해졌다면 톱니와 캠 표면 사이 정렬이 틀어져 마찰이 커진 경우로 보는 편이 구조적으로는 더 합당하다. 스프링 문제라면 눌리는 힘 자체가 약해지는 증상으로 나타나야 하는데, 헛돎이나 뻑뻑함은 걸림 위치의 문제이기 때문이다.
무소음 노크 볼펜은 소리를 어떻게 없앴나
시끄러운 게 싫으면 트위스트식으로 넘어가는 수밖에 없나 싶지만, 노크식 구조를 유지하면서 소리만 줄인 제품도 있다. 국내 실용신안 특허 하나는 톱니와 캠 사이에 코일스프링 형태의 탄력 부재를 하나 더 넣어, 리턴스프링의 힘과 반대 방향으로 탄성력을 걸어 두는 방식을 쓴다. 톱니가 캠 홈에 부딪힐 때 발생하는 충격을 이 반대 방향 탄성력이 상쇄시켜서 충돌음 자체를 줄이는 원리다. 구조는 그대로 두고 충격만 완충재로 흡수하는 방식이다.
이 로직은 4색 볼펜이 색깔별로 하나만 걸리게 만드는 구조와도 닮았다. 여러 개의 심 중 정확히 하나만 캠에 걸리게 하려면 결국 걸림 지점의 설계가 정밀해야 하고, 그 정밀함을 어디에 쓰느냐(색 선택이냐 소음 저감이냐)만 다를 뿐 기본 발상은 같다.
그래서 어떤 노크 방식을 고르나
회의나 강의처럼 짧은 순간에 한 손으로 빠르게 여닫아야 하는 상황이면 노크식이 유리하다. 도서관이나 조용한 사무실처럼 소리에 민감한 공간이라면 무소음 노크 제품이나 트위스트식 쪽이 낫다. 부품 수가 적어 고장 날 자리 자체가 적은 걸 원한다면 트위스트식이 구조적으로 단순하다. 다만 뚜껑을 씌우는 캡형 볼펜만 쓰는 사람에게는 애초에 이 두 방식의 차이가 아무 의미가 없다는 점도 짚어 둔다.
이 글을 쓰겠다고 특허 문서를 뒤지다가, 하트 모양 캠이 볼펜 말고 실을 감는 방적 기계에도 쓰인다는 걸 알게 됐다. 볼펜 볼이 안 긁히고 매끄럽게 굴러가는 구조를 다시 들여다보게 된 것도 그 김이었다. 볼펜 하나 이해하려다 방적기 도면까지 보고 있었으니, 오늘 밀린 회의록은 역시 못 채웠다.