▲ 이치원 (공주대 교수)

4. 유리의 분류와 용도

유리는 조성, 형상 및 용도에 따라 다양하며 따라서 이를 명확히 분류하기에는 어려움이 있다.

유리는 조성, 형상 및 용도에 따라 다양하며 따라서 이를 명확히 분류하기에는 어려움이 있다.

조성에 따른 분류에서는 산화물 유리의 경우, 유리의 망목구조의 주체를 이루고 있는 성분에 따라 규산염유리, 붕규산염 유리, 인산염유리 등으로 나뉜다.

이 중에서도 실용되고 있는 대부분의 유리는 규산염유리인데 규산이외의 주요 성분의 이름을 연달아 부르는 경우가 많아 석영유리, 나트륨유리, 나트륨석회유리, 납알칼리유리, 나트륨석회 알루미나유리 등으로 나뉜다.

석영(石英, quartz)은 주로 실리카 또는 이산화규소로 구성되며 많은 변종이 광범위하게 분포하여, 광물. 리튬·나트륨·칼륨·티탄· 같은 불순물이 소량 들어 있기도 하다.

석영은 경제적으로 매우 중요하다. 많은 변종이 보석광물에 속하며, 여기에는 자수정·황수정·연 수정·장미석영이 포함된다. 주로 석영으로 구성된 사암은 중요한 건축용 석재로 사용된다.

석영 및 실리카 유리는 광학에서 자외선을 투과시키는 기능을 갖는 소자에 사용된다. 광학 기기 제조에 사용되는 많은 양의 석영은 적절한 온도와 압력 하에서, 압력용기 내의 알칼리용액으로부터 정출시키는 방법으로 합성하여 만든다. 용융된 석영으로 만든 관과 다양한 용기는 실험용 기기 제작에 있어 매우 중요하다.

* 색이 들어 있는 유리*
증착 색유리는 산화구리, 철, 코발트, 니켈과 같은 원소를 넣어서 우리들에게 보이는 빛 가운데 특정한 색의 빛만 흡수하게 하는 것이다. 그러면 남아 있는 색의 빛만 통과하므로 우리가 원하는 색깔의 빛이 나오게 되는 것이다.

5. 유리의 광투과율과 흡수율

유리의 착색은 유리 내에 포함되어 있는 금속이온의 전자껍질에 의한 광 흡수와 광 복사에 기인한다. 즉 유리에 빛이 들어오면 특정 이온의 이동도가 높은 최외각(最外殼) 전자들은 일정한 파장의 빛에너지를 흡수하고 나머지 파장 즉 착색파장의 빛을 통과시킨다.

따라서 입사광의 일부는 착색유리의 내부에서 흡수되어 대부분 열에너지로 전환되며 일부는 유리의 표면에서 반사되고 나머지 부분은 유리를 투과하게 된다. 그러므로 투과율을 증가시키기 위해서는 유리내부에서 흡수가 작아야 하며 또한 표면 반사를 억제하여야 한다.

반대로 투과율을 감소시키기 위해서는 내부흡수를 증대시키거나 표면 반사를 유도한다. 또한 투명한 유리의 경우라도 이에 입사하는 광선은 대부분이 투과되지만 일부는 유리내부에 흡수되거나 또는 표면에서 반사된다.

즉 가시영역의 모든 파장의 빛을 골고루 어느 정도 흡수하거나 반사한다. 대체로 유리는 자외선에 대하여 불투명하다고 하는데 이 자외선이 입사되면 유리의 고유진동수와 자외선의 진동수와 공명진동을 일으켜 유리내부에 열을 발생시키기 때문이다.

6. 유리를 만드는 과정

유리를 만드는 과정을 간단히 요약해 보면

① 유리의 원료를 잘 섞어 배합한다.
② 잘 섞은 분말들을 백금도가니(또는 알루미나 도가니)에 넣은 다음 로에서 1400~1500˚C 까지 가열하여 용해시킨다.
③ 액체화된 녹은 유리물을 성형 틀 안에 부어 성형시킨다. 성형 틀은 보통 금속(철)이 많이 쓰이고 급냉 시키는 과정이 중요하다.
이외에 손작업의 경우 공중 불기, 틀 불기, 기계방식 등이 있으며 판유리 형태 등으로 성형 가공한다.

7. 광학유리(크라운 유리, 플린트 유리)와 종류

광학유리(optical glass)는 렌즈나 프리즘의 광학소자와 같이 여러 가지 광학기기에 사용되는 유리이다. 이것은 재질상 투명도와 내부의 균일성이 좋아야 하며, 빛에 대한 굴절률이나 분산능이 주어진 한도 내에서 일정한 값을 지녀야 한다. (계속)

저작권자 © 금강뉴스 무단전재 및 재배포 금지