유리의 특성과 제조 - 유리는 왜 투명할까?

건축 자재 중 가장 독보적인 위치에 있는 것이 유리가 아닐까 싶습니다.

투명한 성질 때문에 외부를 조망할 수 있고 태양의 에너지도 흡수합니다.

합성고분자 중에는 폴리카보네이트(Polycarbonate)가 유리를 대신해서 건축물에 사용되기 시작했지만,

가격이나 내구성 면에서 아직까지 유리에 뒤지는 것 같습니다.

유리는 건축물이 요구하는 성능에 맞추기 위해 점점 진화하면서 다양해지고 있는데 유리의 종류를 살펴보겠습니다.

유리의 제조

유리의 주성분은 이산화규소(SiO₂; 실리카라고도 합니다)로 이 실리카와 기타 재료를 용해한 후 급냉시켜 제조합니다.

이렇게 하면 비결정 구조가 되면서 투명한 성질을 가지게 됩니다.

▒ 유리는 왜 투명할까?

도자기도 유리처럼 고온으로 가열한 다음 식히는 방식으로 제조하니까 유리와 비슷한 방식으로 제조하는 데

왜 유리는 투명한 성질을 띄게 될까요?

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유리는 실리카를 주성분으로 나트륨이나 칼슘 등을 넣은 후 고온으로 용융한 것을 액상의 주석 위에 펴서

평활하게 형성(플로트법)하는 식으로 가공합니다.

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고온으로 용융된 유리가 냉각하고 고화될 때 결정이 석출되면 빛이 난반사하면서 도기나 자기처럼 불투명한 물질이 되지만,

유리는 결정이 석출되지 않기 때문에 투명한 물질이 됩니다.

어떤 물질에 전자파가 부딪히면 정도의 차이는 있지만, 반드시 투과·흡수·반사되는 현상이 나타납니다.

유리는 결정이 없기 때문에 전자파인 가시광선과 부딪혀도 반사하거나 흡수 하지 않고 투과하게 됩니다.

이것이 유리를 투명하게 만드는 비밀입니다.

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▒ 유리의 성질

건축용으로 사용되는 유리의 비중은 보통 2.5 정도이지만 압축강도는 석재의 10∼20배 정도나 됩니다.

세라믹 재료의 공통적인 특성이지만 유리는 연성이 부족합니다.

금속과 같은 연성재료는 변형을 통해 가해진 하중을 재분배하기 때문에 급격하게 파괴되지 않지만,

세라믹은 변형되면서 응력을 재분배하는 능력이 부족하기 때문에 균열이 발생하고 취성적인 파괴를 일으킵니다.

유리는 보통 외피로 사용되기 때문에 바람에 저항하는 능력이 중요합니다.

따라서 보통 유리의 강도는 휨강도를 지칭합니다.

판유리

가장 기본적인 판유리(Plate glass)는 플로트(Float)나 연마(Polished) 방식으로 제조됩니다.

판유리는 보통 플로트 방식으로 제조됩니다.

용융한 유리 원료를 용융 금속 위(용융 주석으로 가득 찬 주석조(Tin bath)를 활용)로 흘려 보내면

주석이 유리보다 비중이 높아서 유리 원료가 주석조 위에 뜬 상태로 넓게 펴져 나가게 됩니다.

이 용융 유리를 롤러(Top-roller)로 누르면서 일정한 두께로 매끈하게 성형하는 판유리가

플로트 판유리(Float plate glass)입니다.

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판유리의 규격

이 판유리를 금강사, 규사 등으로 표면을 연마하여 성형하면 마판유리(Polished glass)가 됩니다.

판유리는 일반적으로 플로트 방식으로 제조되는데 광택이 좋고 표면이 평활합니다.

서리 판유리도 있는데 판유리 표면을 모래로 갈거나, 모래 분사, 부식 등의 방법으로 광택을 제거한 유리를 말합니다.

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판유리는 다양한 두께로 제조되는데 두께 6mm 미만을 박판(薄板) 유리, 6mm 이상을 후판(厚板) 유리라고 합니다.

판유리는 유리 제품의 기본이 되는데 판유리로는 건축물이나 다른 산업에서 요구하는 여러 기능을 만족할 수 없기 때문에,

다양한 처리 과정을 거쳐 필요한 유리 제품을 만들어 냅니다.

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무늬유리

유리에 무양을 새긴 것으로 무늬 유리(Patterned glass)가 있습니다.

무늬유리는 틀에 조각된 무늬를 롤 아웃 방식으로 유리면에 열간 전사하는 방식으로 제조한 유리로,

한 면 또는 양면에 무늬를 찍는다.

유리를 블록 형태로 만든 유리가 속 빈 유리 블록(Hollow glass block)입니다.

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