▶ 유리 제품의 종류 및 제품으로서의 유리의 특성
Ⅰ. 유리 제품의 종류
ⅰ. 판유리
▷ 판유리란?
☞ 유리제품 중 판상(板狀)으로 성형된 것의 총칭.
▷ 판유리의 종류에 따른 분류
① 보통판유리 : 무색투명하고 평활한 유리판이며, 가장 널리 사용되고 있다. 두께는 6mm 이하가 보통이며, 6mm 이상의 것은 후판유리로 분류되고, 대부분은 마판유리로 한다. 창유리는 두께가 2∼3mm의 것이 대부분이고, 대형 창에는 이보다 두꺼운 것을 사용한다. 품질은 평활도·기포·줄 등의 결함의 유무와 그 정도에 따라 구분하며, 좋은 질의 것은 고급건축에, 다음 질의 것은 일반건축용으로, 그 외의 것은 공장이나 창고 같은 곳에 사용한다.
② 형판유리 : 보통 한쪽 면에는 무늬가 있고, 다른 쪽 면은 평활하다. 두께는 무늬가 있어 돌출된 곳으로부터 평활한 뒷면까지를 말하며 4∼5mm가 보통이고, 색유리·망입판유리·망입마판유리 등도 있다.
③ 망입판유리 : 속에 넣는 철망의 모양은 귀갑(龜甲)·격자(格子) 등 여러 가지가 있으며, 두께는 3.2∼19mm까지 있고, 보통은 6∼8mm의 것이 가장 많이 쓰인다.
④ 마판유리 : 후판유리의 양면 또는 한 면을 연마해서 평활하게 다듬어 투과상(透過像)이 일그러지지 않게 한 것이다. 마판유리로 만든 보통판유리는 3mm 이상이며, 후판유리는 대부분의 경우 연마해서 사용한다.
⑤ 서리판유리 : 표면을 거칠게 해서 불투명하게 한 것이다. 무늬를 넣어서 공예품으로 하기도 한다.
⑥ 색판유리 : 여러 가지 착색제로 착색한 것이다. 유리 속까지 착색한 것과, 표면만(대개 한쪽 면)착색한 것이 있다.
⑦ 합판유리 : 두 장 이상의 판유리를, 중간막으로 플라스틱을 끼워 붙인 것이다.
⑧ 강화판유리 : 판유리를 열처리해서 강도를 크게 한 것이다.
⑨ 복층(複層)유리 : 두 장 이상의 판유리 사이에 공기층을 둔 복층제품으로 여기에 사용하는 판유리는 보통 마판유리·망입판유리로 두께는 3,5,6mm 등이다. 유리의 매수는 2매 또는 3매이며, 공기층의 두께는 3mm, 12mm 등이고, 전체 두께는 12~22mm로 여러 가지가 있다. 열을 차단 하는 성능이 크며, 보통 판유리의 반 정도의 열전도도를 가진다.
▷ 판유리의 특성
① 역학적 성질 : 비중은 종류에 따라 다르며, 소다석회유리는 2.4∼2.6이다. 탄성계수는 대체로 영계수(4.5∼10)×105kg/cm2, 푸아송비 0.18∼0.27 정도의 범위에 속한다. 보통 창유리의 영계수는 7×105kg/cm2 정도이다. 유리의 경도는 모스(Mohs) 경도법과 마르텐(Marten)의 긁기경도계로 구한다. 모스의 경도법에 따르면, 유리는 일반적으로 수정보다 약하며, 창유리는 5.5∼6.5 정도이다. 강도는 성분·열처리방법 등에 따라 큰 차이가 있는데, 전반적으로 압축강도 420~13,500kg/cm2, 인장강도 140∼920kg/cm2, 휨강도 160∼2,800kg/cm2이다. 강화유리는 휨강도가 1,900∼2,800kg/cm2로 보통유리의 3~5배, 충격에 대해서도 3~8배의 강도로 거의 강철에 가깝다.
망입판유리는 철망의 양이 적어서 강도의 증가는 거의 없고, 같은 두께일 때 철망이 들어 있지 않은 것에 비하여 파괴될 때의 하중이 5∼10% 정도 커지는 경우도 있으나, 철망에 따른 조직의 불균형 등으로 강도가 떨어지기도 한다.
② 열적 성질 : 유리의 연화온도(軟化溫度)는 소다석회유리일 때 550℃ 정도이며, 700∼1,000℃이면 일반 유리는 가공하기에 충분한 점도가 된다. 보통판유리의 열전도율은, 상온 에서 0.65∼0.83kcal/mh℃이며, 열선팽창계수는 9×10-6 정도이다. 알칼리가 적은 것이 팽창계수가 작다. 내열유리란, 연화온도가 높고, 급열·급랭에 견디는 유리를 말하는 것으로, 그 대표적인 석영유리는 선팽창계수가 아주 작고 연화온도가 1,100℃나 된다.
③ 전기적 성질 : 상온에서 유리는 상당히 큰 전기저항을 나타내지만, 고온에서는 이온에 의한 전도성이 나타나서 전기저항이 낮아진다. 상온에서 유리의 내전압(耐電壓)은 300∼150V/cm이며, 양질의 유리는 습기에 의해 표면에 수분막을 만드는 일이 적으므로, 습도가 80% 정도 될 때까지 절연성을 유지한다.
④ 가시광선에 대한 성질 : 태양광선의 경우, 보통 창유리의 굴절률은 1.50∼1.52이나 비중에 따라 굴절률은 달라져서, 비중 3.0이면 굴절률 1.57 정도, 3.8이면 1.64 정도이다. 반사율은 일반적으로 입사각과 굴절률에 따라 달라지는데, 보통 투명 창유리에서는 입사각이 0°일 때, 표면에서 4∼5%, 이면에서 3∼4%, 도합 약 8%를 반사한다. 입사각이 45° 이상이 되면 반사율은 급격히 증가하고, 90°이면 전반사를 한다. 또 깨끗한 투명 창유리의 흡수율은, 가시광선의 2∼6%를 흡수할 뿐이며, 유색유리나 더러운 유리의 흡수율은 크다. 반사율과 흡수율을 합해서 100%에서 뺀 것이 투과율이다.
⑤ 내식성 : 유리는 일반적으로 내식성재료라고 하나, 물이나 화학약품에 대해서 완전한 내식성을 갖고 있는 것은 아니다. 알칼리에 대해서 약한데, 유리성분으로서 알칼리를 줄이고 산성성분을 늘리면, 산·알칼리의 양쪽에 대해서 강해진다.
⑥ 풍화 : 오랜 세월이 지나면유리는 대기 중의 습기로 인해서 풍화한다. 표면에 흡착된 수분이 내부로 확산하고 이산화탄소·암모니아·이산화황 등도 작용해서 유리성분 중의 알칼리가 녹아나와, 광택이 없는 유리로 된다. 풍화가 아주 심하게 진행되면, 표면이 침식되어 박리(剝離)하고 또 색채를 띤 피막으로 덮이게 된다. 유리는 또 가끔 세균에 침식되기도 하며, 곰팡이가 생긴다. 유리 표면에 생기는 약한 알칼리성은 세균 발생에 좋은 조건이 되며, 생물은 이 상태에서 물과 이산화탄소를 발생해서 더욱 풍화를 촉진시킨다.
ⅱ. 감광유리 (感光琉璃, photosensitive glass)
▷ 감광유리란?
☞ 방사선(자외선 ·X선 ·γ선)에 의한 착색효과가 민감하게 나타나도록 한 유리.
▷ 감광유리의 종류에 따른 분류
종류는 방사선 조사 부분에 나타나는 물질의 차이에 따라서 금속의 착색에 의한 감광유리 · 감광젖빛유리 및 화학절삭가공용 감광유리로 분류된다.
① 감광금속의 착색에 의한 것 : 규산염유리에 미량의 금 ·은(염화은) ·구리(산화구리(Ⅰ)) 등을 넣고, 여기에 다시 산화세륨이나 산화안티몬을 첨가한 것. 자외선 같은 것을 조사한 다음 유리의 연화온도(500∼600 ℃) 가까이 가열하면, 금속콜로이드의 응집이 일어나서 금속의 종류, 자외선의 조사량, 가열조건 등에 따라 투명착색(노랑 ·빨강 ·파랑 ·보라)이 된다. 이 경우 첨가한 산화세륨이나 산화안티몬은 일종의 증감제(增感劑)로서, 산화세륨은 자외선에 민감하게 작용해서 금속이온을 환원되기 쉬운 상태로 만들며, 산화안티몬은 용해할 때 유리를 환원상태로 유지해서 금속이온이 콜로이드로 응집하는 것을 도와주는 작용을 한다.
② 감광젖빛유리 : 감광유리의 기초유리 성분에 플루오르 ·바륨 ·리튬의 화합물을 넣은 것. 자외선을 조사한 후 가열하면 착색감광유리와 마찬가지로 조사 부분에 금속콜로이드를 생성하지만 이를 한번 더 가열하면 금속콜로이드가 결정핵(結晶核)이 되어 기초유리에 들어 있는 플루오르화물, 바륨규산염이나 리튬규산염이 석출해서, 이들 입자가 크게 성장하면서 젖빛(유백색)으로 된다. 음화의 농담 ·조사량 ·가열시간 등에 따라 젖빛의 농도가 달라지고, 때로는 착색한 유탁상(乳濁像)이 생기는 경우도 있다.
③ 화학절삭가공용 감광유리 : 감광젖빛유리 중 리튬염(메타규산리튬)의 석출로 젖빛이 된 부분은 플루오르산에 녹기 쉬운 성질이 있다. 이 성질을 이용해서 감광젖빛유리에 나타난 젖빛상을 플루오르산으로 처리하면, 상의 윤곽에 따라 유리를 조각하거나 천공(穿孔)할 수 있다. 이 때의 상은 젖빛상 자체가 미세한 결정입자로 이루어져 있으므로, 원하는 무늬를 그린 음화를 써서 노광(露光)시키면, 기계가공으로는 할 수 없는 정밀한 유리절삭가공을 할 수 있다.
ⅲ. New Glass
▷ New Glass란?
☞ 특유한 광학적·전기적·열적 기능을 지니고 있어 새로운 용도로 확산되고 있는 유리.
인공 합성원료를 이용하여 특수 제조공정으로 제조되는 신소재로서, 고기능성 유리 또는 파인 글라스(fine glass)라고도 한다. 보통 생활 주변에서 사용되고 있는 판유리나 병유리는 투명성과 기계적 강도만을 이용하고 있는 것과 달리 새로운 기능을 갖고 첨단기술에서 중요한 신소재로 쓰이는 유리이다.
대표적인 예가 광섬유·포토크로믹(photochromic) 유리 등이다. 포토크로믹 유리는 빛이 조사(照射)될 때 발색하는 특수한 광학적 기능을 갖고 있어 자동차 차광막 등에 쓰인다. 전기적 기능을 갖게 하여 인공지능 건물의 전자기파 차폐용 유리, 유리 레이저, 태양전지 등에 사용되기도 하며, 광디스크·표시소자·포토마스크 등에 쓰이는 광전기적 기능을 갖는 뉴글라스도 있다. 석영유리는 순도가 높고 내약품성·내열성이 뛰어나며 적외선·가시광선·자외선의 투과율이 높아 반도체·광통신용으로 중요하게 쓰인다.
세계적으로 반도체 수요가 크게 늘어나면서 주요 재료인 석영유리에 대한 연구가 진행되며, 한국에서도 한국유리·두산유리를 중심으로 석영유리 개발이 진행되고 있다.
▷ New Glass의 종류에 따른 분류
① 광섬유 : 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관(導波管). 광학섬유라고도 한다. 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블로 만든 것을 광케이블이라고 하며, 그 사용이 늘어나고 있다. 광섬유는 합성수지를 재료로 하는 것도 있으나, 주로 투명도가 좋은 유리로 만들어진다. 구조는 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1∼2차례 입힌다. 보호피복을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백μm(1μm은 1/1000mm)로 되고, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다. 코어의 지름이 수μm인 것을 단일모드 광섬유, 수십μm인 것을 다중(多重) 모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형·언덕형 광섬유 등으로 나눈다. 광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고 도청이 힘들며, 소형·경량으로서 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 더구나 재료인 유리의 원료는 대단히 풍부하므로 효용도가 높다.
② 포토크로믹(photochromic) 유리 : 감광유리의 일종. 자외선을 조사(照射)하면 착색되어 어두워지고, 자외선을 제거하면 본래의 상태로 되돌아가는 성질이 있어 자동변색의 자외선 차광 안경의 렌즈로서 널리 애용되고 있다. 보통의 착색유리의 착색과는 달리 착색의 메커니즘이 전이금속(轉移金屬)이온이나 금 ·황화카드뮴의 콜로이드 등 이른바 착색제에 의하는 것이 아니고, 격자결함(格子缺陷)에 의해서 생기는 착색 중심에 의한 점에 특징이 있다. 이런 종류의 유리에는 고순도의 소다규산유리에 희토류원소인 유로퓸의 산화물을 함유시킨 것이 있는데, 자외선을 조사(照射)하면 1분 이내에 보라색으로 착색되고, 조사를 멈추면 본래의 무색투명으로 되돌아가는 성질이 있다. 또한 코닝 유리사(社)가 개발한 것은 붕규산유리에 할로겐화은의 미세한 결정(結晶)을 분산시켜 사진작용을 이용해서 광반응(光反應)에 의한 착색 ·무색의 광가역변성(光可逆變性)을 나타낸다. 이와 같은 유리는 자외선량뿐만 아니라 유리 자체의 온도변화에 따라서도 가시광선(可視光線)의 투과도가 변하는 사실이 알려져 있다.
ⅳ. 관구유리 (管球-, glasses for lamps)
▷ 관구유리 (管球-, glasses for lamps)란?
☞ 전구나 진공관 등에 사용되는 유리.
▷ 관구유리의 종류에 따른 분류
① 조명등용 유리 : 보통 백열전구에서는 관구부에는 소다석회유리를 사용하고, 금속선(듀멧선: 철·니켈의 합금을 구리로 피복한 것) 봉입부나 필라멘트 지지부의 가는 유리관에는 전기절연성이 좋은 납유리(산화납 약 20% 함유)를 사용하고 있다. 그러나 와트수(數)가 큰 전구에는 내열성이 좋은 경질(硬質)유리(붕규산유리)로 관구부를 만들고, 이때의 봉입금속으로는 두멧선(Dumet線) 대신에 몰리브덴선 또는 텅스텐선이 사용되므로, 봉입부에는 이것과 융착이 잘 되는 성질을 가지며 열팽창계수가 이들 금속선과 비슷한 유리를 사용한다. 특히 촬영용 전구와 같이 가열도가 높은 전구는 연화온도(軟化溫度)가 특별히 높은 소량의 알루미나(산화알루미늄)를 함유한 붕규산칼륨유리를 사용하고, 필라멘트 지지부에는 이 종류의 유리에 몰리브덴 앵커가 박힌 것을 사용할 필요가 있다.
같은 이유로 자동차의 헤드라이트에 사용되는 실드 빔 전구의 관구부는 파이렉스급의 붕규산유리를 쓰며, 요오드 전구와 같이 열부하(熱負荷)가 큰 등에는 석영유리관을 사용한다. 한편, 조명용 형광등의 관구유리에는 약간의 산화납이 함유된 소다석회마그네시아유리가 사용되고, 고압수은등에는 저알칼리 알루미나붕규산유리 외에 석영유리·바이코어(vycor) 등이 사용된다. 특히 초고압 수은등은 관내의 압력이 수십 atm의 고압이 되고, 온도도 1,000℃ 가까이 되므로, 기계적 강도가 크고 내열성이 우수한 석영유리가 적합하다.
② 진공관 ·X선관 ·브라운관 유리 : 진공관·X선관·브라운관 유리와 같은 관구유리는 조명등용 유리와는 다른 특성을 가진 유리를 선택해서 사용해야한다. 가령 수신용 진공관에는 보통 전구와 같이 관구부는 소다석회유리, 두멧선 봉입부는 납유리를 사용한다. 정류관 같은 것에는 고전압이 걸리므로 봉입부에는 특히 납성분이 많이 함유된 높은 전기저항값을 가진 유리를 쓴다. 송신관 같은 것에는 텅스텐 봉입용 유리로서 열팽창률이 36×10-7인 고붕규산납유리를, 코바 봉입용유리로는 화학적 내구성이 우수하고 유전체 손실이 적은 저알루미나 고붕산유리를 사용한다.
또 X선관에는 보통 파이렉스급의 저알칼리 붕규산유리를 쓰는데, 전기저항이 너무 높으면 국부적으로 하전(荷電)되어 절연파괴가 일어날 염려가 있으므로, 반대로 전기저항이 낮은 소다석회유리를 사용하는 수도 있다. 브라운관은 기계적 강도·내열성·전기절연성 외에 전자선(電子線)이나 X선의 조사(照射)로 착색되지 않아야 한다. 이와 같은 점을 고려해서, 텔레비전 수신용 브라운관에는 위의 조건 외에 잘 녹고 가공성이 좋은 알루미나소다칼륨규산유리에 산화바륨과 산화리튬을 넣은 것을 사용한다.
ⅴ. 반도성유리 (半導性琉璃, semiconducting glass)
▷ 반도성유리 (半導性琉璃, semiconducting glass)란?
☞ 전기전도성을 갖는 특수유리.
산화물계와 칼코겐화물계(chalcogens 化物系:여기서는 황 ·셀렌 ·텔루르 등을 칼코겐이라 함)의 유리가 있다. 대개 유리는 전기 절연체로서, 상온에서의 비저항(比抵抗)은 소다석회유리에서는 1012~1013Ω·cm, 납유리에서는 약 1018Ω ·cm의 고저항(高抵抗)을 나타내지만, 인산 바나듐계와 칼코겐화물계 유리는 비저항이 작으며, 특히 후자에는 소다석회유리의 10억분의 1, 납유리의 1000조분의 1 정도의 것도 있다. 이러한 차이는 전기전도가 보통 절연성 유리의 경우 이온에 의해 이루어지지만, 반도성 유리에 있어서는 전자(電子)에 의해 이루어지기 때문이라고 본다.
칼코겐화물 유리 중에는 스위칭 작용을 나타내는 것이 있으며, 보통 상태에서는 OP를 따라 절연성을 나타내지만, 전압이 P를 초과하면 AB를 지나 OB와 같은 전도성으로 변한다. 이러한 상태는 펄스전압에 의해 본디의 절연성으로 환원되기 때문에 스위칭소자, 기억소자 등 그 응용범위가 넓으며, 대용량의 광메모리 재료로도 사용된다. 또, 칼코겐화물 유리는 일반적으로 용융온도(溶融溫度)가 낮으며, 적외선은 통과하지만 가시광선이 통과하지 않는 것이 많다.
ⅵ. 내열유리(耐熱琉璃, heat resistant glass)
▷ 내열유리[耐熱琉璃, heat resistant glass]란?
☞ 열팽창률이 작고 온도의 급변에 견디며, 연화온도(軟化溫度)가 보통 유리에 비해서 높은(1,000℃ 내외) 유리를 말하며, 보통은 이와 같은 특성을 갖추고 있는 수축유리(고규산유리)를 가리킨다. 석영유리 외에 바이코어(Vycor)라는 상품명으로 불리는 유리가 이 종류의 고규산 내열유리이다.
이 밖에 파이렉스(Pyrex)라는 상품명으로 불리는 내열유리가 있는데, 이것은 규산 81%, 산화붕소 12%를 함유한 붕규산유리이다. 선팽창률(線膨脹率)은 석영유리가 5×10-7, 바이코어가 8×10-7, 파이렉스가 32×10-7 정도이다.
ⅶ. 방탄유리 (防彈琉璃, bullet-proof glass)
▷ 방탄유리 (防彈琉璃, bullet-proof glass)란?
☞ 2장 이상의 유리를 특수한 접합제로 밀착시켜 총탄에도 깨지지 않도록 만든 강화(强化)유리. 폴리비닐유지(乳脂)로 결합한 유리는 2개 이상의 방탄재료층으로 되어 있다. 이와 같은 충전물(充塡物)들은 매우 유연하기 때문에 야구 글러브처럼 총탄을 막아낼 수 있다.
그러나 이렇게 단단한 방탄유리라고 해서 완전하게 방탄이 되는 것은 아니다. 거리 5 m 밖에서 권총으로 쏜 최초의 총탄 3발 정도만 막아낼 뿐, 4발 이상의 총탄에는 견디지 못한다. 따라서 방탄유리의 궁극적 목적은 최초의 피격 후 도피할 수 있는 시간을 가지게 하는 데 있다.
ⅷ. 바이오글라스 (bioglass)
▷ 바이오글라스 (bioglass)란?
☞ 상처나 내부질환으로 손상된 생체조직을 수복(修復)시키기 위하여 쓰이는 유리. 인공뼈 ·인공치아 등이 대표적인 예이다. 이들 재료의 가장 중요한 요소는 생체와의 친화성이다. 따라서, 주로 뼈나 치아의 무기질 주성분인 인산칼슘계 결정화유리의 연구가 진행되어왔다.
현재는 인공뼈를 생체 내에 심어도 거부반응을 일으키지 않으며, 인공뼈의 미세한 구멍에 뼈가 들어가서 강도가 높아진다는 점 등이 확인되었다.
또, 물리적 강도도 중요한 요소이다. 예를 들어, 인공치근에서는 물건을 깨물 때의 압축응력에 견디고, 턱뼈를 상하지 않게 하는 생체뼈와 동일한 내충격성이 요구된다. 이를 위해, 인산칼슘계 유리의 주조성형 결정화에 의한 치관의 개발이 시도되고 있다.
ⅸ. 광학유리 (光學琉璃, optical glass)
▷ 광학유리 (光學琉璃, optical glass)란?
☞ 렌즈나 프리즘과 같은 광학기기에 사용되는 유리.
▷ 광학유리의 광학상수에 따른 분류
개개의 유리가 가지고 있는 광학상수(굴절률 ·분산능)에 따라 분류하는데, 전체를 크라운 유리(기호 K)와 플린트 유리(F)로 나눈다. 이 중 크라운 유리는 비교적 분산능이 약한 유리로, 나트륨 D선에 대한 아베수(이 수가 큰 것일수록 분산이 약하다)가 55 이상 또는 50∼55 사이에 있고, 굴절률(나트륨 D선에 대한 것)이 1.60을 넘는 것을 가리킨다. 플린트 유리는 분산이 세고, 아베수가 55 이하 또는 50∼55 사이에 있으며, 굴절률이 1.60 이하의 것을 말한다. 성분으로 전자는 규산을 많이 함유하고, 후자는 산화납을 함유하는 것이 통례이다. 또 크라운 유리와 플린트 유리 중 비교적 큰 굴절률을 가진 것을 중(重)크라운 유리(SK) ·중플린트 유리(SF), 작은 굴절률을 가진 유리를 경(輕)크라운 유리(LK) ·경플린트 유리(LF)라 한다. 다시 그 광학적 성질에 크게 관계하는 성분의 이름을 붙여 이를 분류하고, 번호를 붙여 세분하는 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 광학유리 중 사용량이 가장 많은 붕규산 크라운 유리는 BK7이라 하며, 아베수 64.1, 굴절률 1.516이라는 광학상수를 가진다.
대체로 유리에 의한 빛의 분산은 빛의 굴절에 의해 일어나므로, 분산이 강한 유리(아베수가 작은 것)일수록 굴절률도 큰 것이 보통이나, 바륨 ·인산 ·플루오르 ·란탄 등을 함유한 유리는 굴절률이 큰 데 비해서 분산능이 크지 않은 성질을 나타내어 종래의 렌즈 설계의 이론적인 한계를 넘어서서 보다 수차가 작고 큰 지름을 가진 렌즈의 제작을 가능하게 한다.
ⅹ. 다공질유리 (多孔質瑠璃)
▷ 다공질유리 (多孔質瑠璃)란?
☞ 바이코어를 만드는 중간과정에서 얻어지는 유리.
바이코어(Vycor)는 미국 코닝사의 상표명으로서 실험 기구 제조 등에 쓰이는 단단한 내열 유리를 말한다. 종류에는 발포제를 사용해서 다공질로 한 유리, 미세한 유리 입자를 소결해서 만든 다공질 유리, 결정화된 유리에서 산처리로 가용성분을 녹여내고 비가용성인 결정을 골격으로 하는 인산염계 다공질 결정화 유리, 분상을 이용해서 산처리로 가용성분을 녹여 내고 실리카를 골격으로 한 다공질 유리 등 여러 가지가 있다.
분상을 이용한 실리카질의 다공질 유리는 붕규산유리의 조성, 열처리 조건 등으로 분상의 크기를 조절할 수 있으며 이에 따라 4 nm 정도의 미세공을 얻을 수 있다.
이들 유리는 단열재 ·여과재 ·인공뼈와 치아 등에 사용되며, 역삼투압법에 따른 해수의 탈염 및 물의 고순도화, 효소의 고정화, 촉매의 담체, 흡착제 및 고온에서의 기체분리막 등에 사용된다.
?. 유리세라믹스 (琉璃-, glass ceramics, devitroceramics)
▷ 유리세라믹스 (琉璃-, glass ceramics, devitroceramics)란?
☞ 보통의 유리와 달리 도자기(세라믹스)와 같이 미세한 결정으로 구성된 유리. 보통 산화리튬 ·알루미나 ·규산을 기초성분으로 하는 유리를 자외선을 쬔 후에 가열하면 연화온도(600 ℃) 부근에서 작은 결정이 생기고, 다시 가열하면 이를 핵으로 하여 0.02∼20 μm의 미세한 결정으로 가득찬 결정유리로 변한다. 특히 결정핵으로 금속이나 금속산화물, 즉 금 ·은 ·구리 ·백금 ·산화티탄 ·산화지르코늄을 이용하면 고성능의 것을 얻게 된다.
보통 결정화유리는 불투명체이지만 기초 유리의 성분이나 제조 조건을 적당히 선택함으로써 석출하는 결정의 치수를 극도로 작게 한 투명한 결정화유리를 얻게 된다. 또 열팽창계수가 거의 0인 것을 만들 수도 있다. 내열조리기구 ·볼 베어링 ·기계부품 ·미사일 탄두 등에 이용된다. 파이로세람 ·포드세람 ·네오세람 등은 대표적인 상품명이다.
Ⅰ. 유리 제품의 종류
ⅰ. 판유리
▷ 판유리란?
☞ 유리제품 중 판상(板狀)으로 성형된 것의 총칭.
▷ 판유리의 종류에 따른 분류
① 보통판유리 : 무색투명하고 평활한 유리판이며, 가장 널리 사용되고 있다. 두께는 6mm 이하가 보통이며, 6mm 이상의 것은 후판유리로 분류되고, 대부분은 마판유리로 한다. 창유리는 두께가 2∼3mm의 것이 대부분이고, 대형 창에는 이보다 두꺼운 것을 사용한다. 품질은 평활도·기포·줄 등의 결함의 유무와 그 정도에 따라 구분하며, 좋은 질의 것은 고급건축에, 다음 질의 것은 일반건축용으로, 그 외의 것은 공장이나 창고 같은 곳에 사용한다.
② 형판유리 : 보통 한쪽 면에는 무늬가 있고, 다른 쪽 면은 평활하다. 두께는 무늬가 있어 돌출된 곳으로부터 평활한 뒷면까지를 말하며 4∼5mm가 보통이고, 색유리·망입판유리·망입마판유리 등도 있다.
③ 망입판유리 : 속에 넣는 철망의 모양은 귀갑(龜甲)·격자(格子) 등 여러 가지가 있으며, 두께는 3.2∼19mm까지 있고, 보통은 6∼8mm의 것이 가장 많이 쓰인다.
④ 마판유리 : 후판유리의 양면 또는 한 면을 연마해서 평활하게 다듬어 투과상(透過像)이 일그러지지 않게 한 것이다. 마판유리로 만든 보통판유리는 3mm 이상이며, 후판유리는 대부분의 경우 연마해서 사용한다.
⑤ 서리판유리 : 표면을 거칠게 해서 불투명하게 한 것이다. 무늬를 넣어서 공예품으로 하기도 한다.
⑥ 색판유리 : 여러 가지 착색제로 착색한 것이다. 유리 속까지 착색한 것과, 표면만(대개 한쪽 면)착색한 것이 있다.
⑦ 합판유리 : 두 장 이상의 판유리를, 중간막으로 플라스틱을 끼워 붙인 것이다.
⑧ 강화판유리 : 판유리를 열처리해서 강도를 크게 한 것이다.
⑨ 복층(複層)유리 : 두 장 이상의 판유리 사이에 공기층을 둔 복층제품으로 여기에 사용하는 판유리는 보통 마판유리·망입판유리로 두께는 3,5,6mm 등이다. 유리의 매수는 2매 또는 3매이며, 공기층의 두께는 3mm, 12mm 등이고, 전체 두께는 12~22mm로 여러 가지가 있다. 열을 차단 하는 성능이 크며, 보통 판유리의 반 정도의 열전도도를 가진다.
▷ 판유리의 특성
① 역학적 성질 : 비중은 종류에 따라 다르며, 소다석회유리는 2.4∼2.6이다. 탄성계수는 대체로 영계수(4.5∼10)×105kg/cm2, 푸아송비 0.18∼0.27 정도의 범위에 속한다. 보통 창유리의 영계수는 7×105kg/cm2 정도이다. 유리의 경도는 모스(Mohs) 경도법과 마르텐(Marten)의 긁기경도계로 구한다. 모스의 경도법에 따르면, 유리는 일반적으로 수정보다 약하며, 창유리는 5.5∼6.5 정도이다. 강도는 성분·열처리방법 등에 따라 큰 차이가 있는데, 전반적으로 압축강도 420~13,500kg/cm2, 인장강도 140∼920kg/cm2, 휨강도 160∼2,800kg/cm2이다. 강화유리는 휨강도가 1,900∼2,800kg/cm2로 보통유리의 3~5배, 충격에 대해서도 3~8배의 강도로 거의 강철에 가깝다.
망입판유리는 철망의 양이 적어서 강도의 증가는 거의 없고, 같은 두께일 때 철망이 들어 있지 않은 것에 비하여 파괴될 때의 하중이 5∼10% 정도 커지는 경우도 있으나, 철망에 따른 조직의 불균형 등으로 강도가 떨어지기도 한다.
② 열적 성질 : 유리의 연화온도(軟化溫度)는 소다석회유리일 때 550℃ 정도이며, 700∼1,000℃이면 일반 유리는 가공하기에 충분한 점도가 된다. 보통판유리의 열전도율은, 상온 에서 0.65∼0.83kcal/mh℃이며, 열선팽창계수는 9×10-6 정도이다. 알칼리가 적은 것이 팽창계수가 작다. 내열유리란, 연화온도가 높고, 급열·급랭에 견디는 유리를 말하는 것으로, 그 대표적인 석영유리는 선팽창계수가 아주 작고 연화온도가 1,100℃나 된다.
③ 전기적 성질 : 상온에서 유리는 상당히 큰 전기저항을 나타내지만, 고온에서는 이온에 의한 전도성이 나타나서 전기저항이 낮아진다. 상온에서 유리의 내전압(耐電壓)은 300∼150V/cm이며, 양질의 유리는 습기에 의해 표면에 수분막을 만드는 일이 적으므로, 습도가 80% 정도 될 때까지 절연성을 유지한다.
④ 가시광선에 대한 성질 : 태양광선의 경우, 보통 창유리의 굴절률은 1.50∼1.52이나 비중에 따라 굴절률은 달라져서, 비중 3.0이면 굴절률 1.57 정도, 3.8이면 1.64 정도이다. 반사율은 일반적으로 입사각과 굴절률에 따라 달라지는데, 보통 투명 창유리에서는 입사각이 0°일 때, 표면에서 4∼5%, 이면에서 3∼4%, 도합 약 8%를 반사한다. 입사각이 45° 이상이 되면 반사율은 급격히 증가하고, 90°이면 전반사를 한다. 또 깨끗한 투명 창유리의 흡수율은, 가시광선의 2∼6%를 흡수할 뿐이며, 유색유리나 더러운 유리의 흡수율은 크다. 반사율과 흡수율을 합해서 100%에서 뺀 것이 투과율이다.
⑤ 내식성 : 유리는 일반적으로 내식성재료라고 하나, 물이나 화학약품에 대해서 완전한 내식성을 갖고 있는 것은 아니다. 알칼리에 대해서 약한데, 유리성분으로서 알칼리를 줄이고 산성성분을 늘리면, 산·알칼리의 양쪽에 대해서 강해진다.
⑥ 풍화 : 오랜 세월이 지나면유리는 대기 중의 습기로 인해서 풍화한다. 표면에 흡착된 수분이 내부로 확산하고 이산화탄소·암모니아·이산화황 등도 작용해서 유리성분 중의 알칼리가 녹아나와, 광택이 없는 유리로 된다. 풍화가 아주 심하게 진행되면, 표면이 침식되어 박리(剝離)하고 또 색채를 띤 피막으로 덮이게 된다. 유리는 또 가끔 세균에 침식되기도 하며, 곰팡이가 생긴다. 유리 표면에 생기는 약한 알칼리성은 세균 발생에 좋은 조건이 되며, 생물은 이 상태에서 물과 이산화탄소를 발생해서 더욱 풍화를 촉진시킨다.
ⅱ. 감광유리 (感光琉璃, photosensitive glass)
▷ 감광유리란?
☞ 방사선(자외선 ·X선 ·γ선)에 의한 착색효과가 민감하게 나타나도록 한 유리.
▷ 감광유리의 종류에 따른 분류
종류는 방사선 조사 부분에 나타나는 물질의 차이에 따라서 금속의 착색에 의한 감광유리 · 감광젖빛유리 및 화학절삭가공용 감광유리로 분류된다.
① 감광금속의 착색에 의한 것 : 규산염유리에 미량의 금 ·은(염화은) ·구리(산화구리(Ⅰ)) 등을 넣고, 여기에 다시 산화세륨이나 산화안티몬을 첨가한 것. 자외선 같은 것을 조사한 다음 유리의 연화온도(500∼600 ℃) 가까이 가열하면, 금속콜로이드의 응집이 일어나서 금속의 종류, 자외선의 조사량, 가열조건 등에 따라 투명착색(노랑 ·빨강 ·파랑 ·보라)이 된다. 이 경우 첨가한 산화세륨이나 산화안티몬은 일종의 증감제(增感劑)로서, 산화세륨은 자외선에 민감하게 작용해서 금속이온을 환원되기 쉬운 상태로 만들며, 산화안티몬은 용해할 때 유리를 환원상태로 유지해서 금속이온이 콜로이드로 응집하는 것을 도와주는 작용을 한다.
② 감광젖빛유리 : 감광유리의 기초유리 성분에 플루오르 ·바륨 ·리튬의 화합물을 넣은 것. 자외선을 조사한 후 가열하면 착색감광유리와 마찬가지로 조사 부분에 금속콜로이드를 생성하지만 이를 한번 더 가열하면 금속콜로이드가 결정핵(結晶核)이 되어 기초유리에 들어 있는 플루오르화물, 바륨규산염이나 리튬규산염이 석출해서, 이들 입자가 크게 성장하면서 젖빛(유백색)으로 된다. 음화의 농담 ·조사량 ·가열시간 등에 따라 젖빛의 농도가 달라지고, 때로는 착색한 유탁상(乳濁像)이 생기는 경우도 있다.
③ 화학절삭가공용 감광유리 : 감광젖빛유리 중 리튬염(메타규산리튬)의 석출로 젖빛이 된 부분은 플루오르산에 녹기 쉬운 성질이 있다. 이 성질을 이용해서 감광젖빛유리에 나타난 젖빛상을 플루오르산으로 처리하면, 상의 윤곽에 따라 유리를 조각하거나 천공(穿孔)할 수 있다. 이 때의 상은 젖빛상 자체가 미세한 결정입자로 이루어져 있으므로, 원하는 무늬를 그린 음화를 써서 노광(露光)시키면, 기계가공으로는 할 수 없는 정밀한 유리절삭가공을 할 수 있다.
ⅲ. New Glass
▷ New Glass란?
☞ 특유한 광학적·전기적·열적 기능을 지니고 있어 새로운 용도로 확산되고 있는 유리.
인공 합성원료를 이용하여 특수 제조공정으로 제조되는 신소재로서, 고기능성 유리 또는 파인 글라스(fine glass)라고도 한다. 보통 생활 주변에서 사용되고 있는 판유리나 병유리는 투명성과 기계적 강도만을 이용하고 있는 것과 달리 새로운 기능을 갖고 첨단기술에서 중요한 신소재로 쓰이는 유리이다.
대표적인 예가 광섬유·포토크로믹(photochromic) 유리 등이다. 포토크로믹 유리는 빛이 조사(照射)될 때 발색하는 특수한 광학적 기능을 갖고 있어 자동차 차광막 등에 쓰인다. 전기적 기능을 갖게 하여 인공지능 건물의 전자기파 차폐용 유리, 유리 레이저, 태양전지 등에 사용되기도 하며, 광디스크·표시소자·포토마스크 등에 쓰이는 광전기적 기능을 갖는 뉴글라스도 있다. 석영유리는 순도가 높고 내약품성·내열성이 뛰어나며 적외선·가시광선·자외선의 투과율이 높아 반도체·광통신용으로 중요하게 쓰인다.
세계적으로 반도체 수요가 크게 늘어나면서 주요 재료인 석영유리에 대한 연구가 진행되며, 한국에서도 한국유리·두산유리를 중심으로 석영유리 개발이 진행되고 있다.
▷ New Glass의 종류에 따른 분류
① 광섬유 : 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관(導波管). 광학섬유라고도 한다. 광섬유를 여러 가닥 묶어서 케이블로 만든 것을 광케이블이라고 하며, 그 사용이 늘어나고 있다. 광섬유는 합성수지를 재료로 하는 것도 있으나, 주로 투명도가 좋은 유리로 만들어진다. 구조는 보통 중앙의 코어(core)라고 하는 부분을 주변에서 클래딩(cladding)이라고 하는 부분이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있다. 그 외부에는 충격으로부터 보호하기 위해 합성수지 피복을 1∼2차례 입힌다. 보호피복을 제외한 전체 크기는 지름 백∼수백μm(1μm은 1/1000mm)로 되고, 코어 부분의 굴절률이 클래딩의 굴절률보다 높게 되어 있어서, 빛이 코어 부분에 집속되어 잘 빠져나가지 않고 진행할 수 있게 되어 있다. 코어의 지름이 수μm인 것을 단일모드 광섬유, 수십μm인 것을 다중(多重) 모드 광섬유라 하고, 코어의 굴절률 분포에 따라 계단형·언덕형 광섬유 등으로 나눈다. 광섬유는 외부의 전자파에 의한 간섭이나 혼신(混信)이 없고 도청이 힘들며, 소형·경량으로서 굴곡에도 강하며, 하나의 광섬유에 많은 통신회선을 수용할 수 있고 외부환경의 변화에도 강하다. 더구나 재료인 유리의 원료는 대단히 풍부하므로 효용도가 높다.
② 포토크로믹(photochromic) 유리 : 감광유리의 일종. 자외선을 조사(照射)하면 착색되어 어두워지고, 자외선을 제거하면 본래의 상태로 되돌아가는 성질이 있어 자동변색의 자외선 차광 안경의 렌즈로서 널리 애용되고 있다. 보통의 착색유리의 착색과는 달리 착색의 메커니즘이 전이금속(轉移金屬)이온이나 금 ·황화카드뮴의 콜로이드 등 이른바 착색제에 의하는 것이 아니고, 격자결함(格子缺陷)에 의해서 생기는 착색 중심에 의한 점에 특징이 있다. 이런 종류의 유리에는 고순도의 소다규산유리에 희토류원소인 유로퓸의 산화물을 함유시킨 것이 있는데, 자외선을 조사(照射)하면 1분 이내에 보라색으로 착색되고, 조사를 멈추면 본래의 무색투명으로 되돌아가는 성질이 있다. 또한 코닝 유리사(社)가 개발한 것은 붕규산유리에 할로겐화은의 미세한 결정(結晶)을 분산시켜 사진작용을 이용해서 광반응(光反應)에 의한 착색 ·무색의 광가역변성(光可逆變性)을 나타낸다. 이와 같은 유리는 자외선량뿐만 아니라 유리 자체의 온도변화에 따라서도 가시광선(可視光線)의 투과도가 변하는 사실이 알려져 있다.
ⅳ. 관구유리 (管球-, glasses for lamps)
▷ 관구유리 (管球-, glasses for lamps)란?
☞ 전구나 진공관 등에 사용되는 유리.
▷ 관구유리의 종류에 따른 분류
① 조명등용 유리 : 보통 백열전구에서는 관구부에는 소다석회유리를 사용하고, 금속선(듀멧선: 철·니켈의 합금을 구리로 피복한 것) 봉입부나 필라멘트 지지부의 가는 유리관에는 전기절연성이 좋은 납유리(산화납 약 20% 함유)를 사용하고 있다. 그러나 와트수(數)가 큰 전구에는 내열성이 좋은 경질(硬質)유리(붕규산유리)로 관구부를 만들고, 이때의 봉입금속으로는 두멧선(Dumet線) 대신에 몰리브덴선 또는 텅스텐선이 사용되므로, 봉입부에는 이것과 융착이 잘 되는 성질을 가지며 열팽창계수가 이들 금속선과 비슷한 유리를 사용한다. 특히 촬영용 전구와 같이 가열도가 높은 전구는 연화온도(軟化溫度)가 특별히 높은 소량의 알루미나(산화알루미늄)를 함유한 붕규산칼륨유리를 사용하고, 필라멘트 지지부에는 이 종류의 유리에 몰리브덴 앵커가 박힌 것을 사용할 필요가 있다.
같은 이유로 자동차의 헤드라이트에 사용되는 실드 빔 전구의 관구부는 파이렉스급의 붕규산유리를 쓰며, 요오드 전구와 같이 열부하(熱負荷)가 큰 등에는 석영유리관을 사용한다. 한편, 조명용 형광등의 관구유리에는 약간의 산화납이 함유된 소다석회마그네시아유리가 사용되고, 고압수은등에는 저알칼리 알루미나붕규산유리 외에 석영유리·바이코어(vycor) 등이 사용된다. 특히 초고압 수은등은 관내의 압력이 수십 atm의 고압이 되고, 온도도 1,000℃ 가까이 되므로, 기계적 강도가 크고 내열성이 우수한 석영유리가 적합하다.
② 진공관 ·X선관 ·브라운관 유리 : 진공관·X선관·브라운관 유리와 같은 관구유리는 조명등용 유리와는 다른 특성을 가진 유리를 선택해서 사용해야한다. 가령 수신용 진공관에는 보통 전구와 같이 관구부는 소다석회유리, 두멧선 봉입부는 납유리를 사용한다. 정류관 같은 것에는 고전압이 걸리므로 봉입부에는 특히 납성분이 많이 함유된 높은 전기저항값을 가진 유리를 쓴다. 송신관 같은 것에는 텅스텐 봉입용 유리로서 열팽창률이 36×10-7인 고붕규산납유리를, 코바 봉입용유리로는 화학적 내구성이 우수하고 유전체 손실이 적은 저알루미나 고붕산유리를 사용한다.
또 X선관에는 보통 파이렉스급의 저알칼리 붕규산유리를 쓰는데, 전기저항이 너무 높으면 국부적으로 하전(荷電)되어 절연파괴가 일어날 염려가 있으므로, 반대로 전기저항이 낮은 소다석회유리를 사용하는 수도 있다. 브라운관은 기계적 강도·내열성·전기절연성 외에 전자선(電子線)이나 X선의 조사(照射)로 착색되지 않아야 한다. 이와 같은 점을 고려해서, 텔레비전 수신용 브라운관에는 위의 조건 외에 잘 녹고 가공성이 좋은 알루미나소다칼륨규산유리에 산화바륨과 산화리튬을 넣은 것을 사용한다.
ⅴ. 반도성유리 (半導性琉璃, semiconducting glass)
▷ 반도성유리 (半導性琉璃, semiconducting glass)란?
☞ 전기전도성을 갖는 특수유리.
산화물계와 칼코겐화물계(chalcogens 化物系:여기서는 황 ·셀렌 ·텔루르 등을 칼코겐이라 함)의 유리가 있다. 대개 유리는 전기 절연체로서, 상온에서의 비저항(比抵抗)은 소다석회유리에서는 1012~1013Ω·cm, 납유리에서는 약 1018Ω ·cm의 고저항(高抵抗)을 나타내지만, 인산 바나듐계와 칼코겐화물계 유리는 비저항이 작으며, 특히 후자에는 소다석회유리의 10억분의 1, 납유리의 1000조분의 1 정도의 것도 있다. 이러한 차이는 전기전도가 보통 절연성 유리의 경우 이온에 의해 이루어지지만, 반도성 유리에 있어서는 전자(電子)에 의해 이루어지기 때문이라고 본다.
칼코겐화물 유리 중에는 스위칭 작용을 나타내는 것이 있으며, 보통 상태에서는 OP를 따라 절연성을 나타내지만, 전압이 P를 초과하면 AB를 지나 OB와 같은 전도성으로 변한다. 이러한 상태는 펄스전압에 의해 본디의 절연성으로 환원되기 때문에 스위칭소자, 기억소자 등 그 응용범위가 넓으며, 대용량의 광메모리 재료로도 사용된다. 또, 칼코겐화물 유리는 일반적으로 용융온도(溶融溫度)가 낮으며, 적외선은 통과하지만 가시광선이 통과하지 않는 것이 많다.
ⅵ. 내열유리(耐熱琉璃, heat resistant glass)
▷ 내열유리[耐熱琉璃, heat resistant glass]란?
☞ 열팽창률이 작고 온도의 급변에 견디며, 연화온도(軟化溫度)가 보통 유리에 비해서 높은(1,000℃ 내외) 유리를 말하며, 보통은 이와 같은 특성을 갖추고 있는 수축유리(고규산유리)를 가리킨다. 석영유리 외에 바이코어(Vycor)라는 상품명으로 불리는 유리가 이 종류의 고규산 내열유리이다.
이 밖에 파이렉스(Pyrex)라는 상품명으로 불리는 내열유리가 있는데, 이것은 규산 81%, 산화붕소 12%를 함유한 붕규산유리이다. 선팽창률(線膨脹率)은 석영유리가 5×10-7, 바이코어가 8×10-7, 파이렉스가 32×10-7 정도이다.
ⅶ. 방탄유리 (防彈琉璃, bullet-proof glass)
▷ 방탄유리 (防彈琉璃, bullet-proof glass)란?
☞ 2장 이상의 유리를 특수한 접합제로 밀착시켜 총탄에도 깨지지 않도록 만든 강화(强化)유리. 폴리비닐유지(乳脂)로 결합한 유리는 2개 이상의 방탄재료층으로 되어 있다. 이와 같은 충전물(充塡物)들은 매우 유연하기 때문에 야구 글러브처럼 총탄을 막아낼 수 있다.
그러나 이렇게 단단한 방탄유리라고 해서 완전하게 방탄이 되는 것은 아니다. 거리 5 m 밖에서 권총으로 쏜 최초의 총탄 3발 정도만 막아낼 뿐, 4발 이상의 총탄에는 견디지 못한다. 따라서 방탄유리의 궁극적 목적은 최초의 피격 후 도피할 수 있는 시간을 가지게 하는 데 있다.
ⅷ. 바이오글라스 (bioglass)
▷ 바이오글라스 (bioglass)란?
☞ 상처나 내부질환으로 손상된 생체조직을 수복(修復)시키기 위하여 쓰이는 유리. 인공뼈 ·인공치아 등이 대표적인 예이다. 이들 재료의 가장 중요한 요소는 생체와의 친화성이다. 따라서, 주로 뼈나 치아의 무기질 주성분인 인산칼슘계 결정화유리의 연구가 진행되어왔다.
현재는 인공뼈를 생체 내에 심어도 거부반응을 일으키지 않으며, 인공뼈의 미세한 구멍에 뼈가 들어가서 강도가 높아진다는 점 등이 확인되었다.
또, 물리적 강도도 중요한 요소이다. 예를 들어, 인공치근에서는 물건을 깨물 때의 압축응력에 견디고, 턱뼈를 상하지 않게 하는 생체뼈와 동일한 내충격성이 요구된다. 이를 위해, 인산칼슘계 유리의 주조성형 결정화에 의한 치관의 개발이 시도되고 있다.
ⅸ. 광학유리 (光學琉璃, optical glass)
▷ 광학유리 (光學琉璃, optical glass)란?
☞ 렌즈나 프리즘과 같은 광학기기에 사용되는 유리.
▷ 광학유리의 광학상수에 따른 분류
개개의 유리가 가지고 있는 광학상수(굴절률 ·분산능)에 따라 분류하는데, 전체를 크라운 유리(기호 K)와 플린트 유리(F)로 나눈다. 이 중 크라운 유리는 비교적 분산능이 약한 유리로, 나트륨 D선에 대한 아베수(이 수가 큰 것일수록 분산이 약하다)가 55 이상 또는 50∼55 사이에 있고, 굴절률(나트륨 D선에 대한 것)이 1.60을 넘는 것을 가리킨다. 플린트 유리는 분산이 세고, 아베수가 55 이하 또는 50∼55 사이에 있으며, 굴절률이 1.60 이하의 것을 말한다. 성분으로 전자는 규산을 많이 함유하고, 후자는 산화납을 함유하는 것이 통례이다. 또 크라운 유리와 플린트 유리 중 비교적 큰 굴절률을 가진 것을 중(重)크라운 유리(SK) ·중플린트 유리(SF), 작은 굴절률을 가진 유리를 경(輕)크라운 유리(LK) ·경플린트 유리(LF)라 한다. 다시 그 광학적 성질에 크게 관계하는 성분의 이름을 붙여 이를 분류하고, 번호를 붙여 세분하는 방법이 사용되고 있다. 예컨대, 광학유리 중 사용량이 가장 많은 붕규산 크라운 유리는 BK7이라 하며, 아베수 64.1, 굴절률 1.516이라는 광학상수를 가진다.
대체로 유리에 의한 빛의 분산은 빛의 굴절에 의해 일어나므로, 분산이 강한 유리(아베수가 작은 것)일수록 굴절률도 큰 것이 보통이나, 바륨 ·인산 ·플루오르 ·란탄 등을 함유한 유리는 굴절률이 큰 데 비해서 분산능이 크지 않은 성질을 나타내어 종래의 렌즈 설계의 이론적인 한계를 넘어서서 보다 수차가 작고 큰 지름을 가진 렌즈의 제작을 가능하게 한다.
ⅹ. 다공질유리 (多孔質瑠璃)
▷ 다공질유리 (多孔質瑠璃)란?
☞ 바이코어를 만드는 중간과정에서 얻어지는 유리.
바이코어(Vycor)는 미국 코닝사의 상표명으로서 실험 기구 제조 등에 쓰이는 단단한 내열 유리를 말한다. 종류에는 발포제를 사용해서 다공질로 한 유리, 미세한 유리 입자를 소결해서 만든 다공질 유리, 결정화된 유리에서 산처리로 가용성분을 녹여내고 비가용성인 결정을 골격으로 하는 인산염계 다공질 결정화 유리, 분상을 이용해서 산처리로 가용성분을 녹여 내고 실리카를 골격으로 한 다공질 유리 등 여러 가지가 있다.
분상을 이용한 실리카질의 다공질 유리는 붕규산유리의 조성, 열처리 조건 등으로 분상의 크기를 조절할 수 있으며 이에 따라 4 nm 정도의 미세공을 얻을 수 있다.
이들 유리는 단열재 ·여과재 ·인공뼈와 치아 등에 사용되며, 역삼투압법에 따른 해수의 탈염 및 물의 고순도화, 효소의 고정화, 촉매의 담체, 흡착제 및 고온에서의 기체분리막 등에 사용된다.
?. 유리세라믹스 (琉璃-, glass ceramics, devitroceramics)
▷ 유리세라믹스 (琉璃-, glass ceramics, devitroceramics)란?
☞ 보통의 유리와 달리 도자기(세라믹스)와 같이 미세한 결정으로 구성된 유리. 보통 산화리튬 ·알루미나 ·규산을 기초성분으로 하는 유리를 자외선을 쬔 후에 가열하면 연화온도(600 ℃) 부근에서 작은 결정이 생기고, 다시 가열하면 이를 핵으로 하여 0.02∼20 μm의 미세한 결정으로 가득찬 결정유리로 변한다. 특히 결정핵으로 금속이나 금속산화물, 즉 금 ·은 ·구리 ·백금 ·산화티탄 ·산화지르코늄을 이용하면 고성능의 것을 얻게 된다.
보통 결정화유리는 불투명체이지만 기초 유리의 성분이나 제조 조건을 적당히 선택함으로써 석출하는 결정의 치수를 극도로 작게 한 투명한 결정화유리를 얻게 된다. 또 열팽창계수가 거의 0인 것을 만들 수도 있다. 내열조리기구 ·볼 베어링 ·기계부품 ·미사일 탄두 등에 이용된다. 파이로세람 ·포드세람 ·네오세람 등은 대표적인 상품명이다.
출처 : 유리마당
글쓴이 : young80s™ 원글보기
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