유리 공예 상식-유리의 종류와 특성

유리는 기체, 액체, 고체와 같은 물리적 상태에 따라 질량과 분자의 배열이 다르다. 유리는 물리적으로 고체와 액체가 혼재된 상태의 물질이다. 정확히는 급격히 과냉각된 액체상태이다.

1. 유리의 정의

유리는 우리 눈에 고체처럼 보이는 결정화된 투명한 물질이지만, 실제의 유리는 단지 분자의 유동적 움직임이 냉각과정에 의해 과냉각화된 액체 상태로 분자 운동을 멈추었을 뿐이다. 냉각 시 각 온도에서 액체의 구조배열은 점차 느려지게되고 결국 점도가 높아져 더는 평형상태로의 이동이 불가능해진다. 이때 액체에서 고체로 변한다. 이런 물리적인 현상은 모든 유리에 동일하게 일어나고, 일정한 점도를 유지하게 된다.

유리의 구조는 우리가 알고 있는 여타 다른 재료와는 다르다. 물리적으로 고체, 액체, 기체 같은 다양한 모습을 하고 있기 때문이다. 유리는 혼재된 상태의 재료라 할 수 있다.

연점보다 높은 온도인 약 1,000도 이상으로 가열되면 유리는 완전한 액체 상채로 변한다. 뜨거운 유리가 꿀처럼 움직이는 것을 본적이 있을 것이다. 이때의 온도를 우리는 용융점Melting Point이라고 한다. 일반적으로 배합사Formulated Batch를 유리 용해로에 투입한 후 유리를 용융할 때, 주원료인 규사를 포함한 무기재료들은 열 융합과정에서 화학적 반응에 의해 기체화되어 날아간다. 쉽게 설명하면 100kg의 유리 배합사를 용해로에 융용하면 실제 얻는 유리는 97kg정도 이다.

무기재료를 분말로 하여 뜨거운 용해로에 투입하면 유리는 기체화 상태를 거치게 되는데 이때 분자들이 자유로이 떨어져 활동을 하는 상태가 되고 이후 열에 의해 액체화 상태로 진행되면 일정한 점성을 유지하며 화학반응이 심하게 발생한다. 유리 공예에서는 이때 상태의 유리를 이용하여 작품을 제작하거나 모양을 만든다.

SiO 유리 분자 구조

2. 유리의 종류와 쓰임

종류	용도
소다 유리	병, 식기, 용기, 판유리, 색판 유리, 복층 창
붕규산 유리	이화학 실험용기, 자동차 헤드램프, 파이프 라인, 내열 유리
크리스털 유리	예술품, 식기, 용기
섬유 유리	통신용 광섬유, 장섬유 유리, 단섬유 유리
광학 유리	카메라 렌드, 크라운 유리, 필터 유리
퓨즈드 실리카 유리	레이저용 렌드, 천문 관측용 반사용 주 거울, 군사용 렌드

유리와 세라믹 소재는 환경 호르몬이 생성되지 않는 매우 친환경적인 소재로 최근에는 기능이 향상된 고기능 유리들의 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다. 예를 들어 고탄성 기능을 유지하는 강화용 섬유, 온도변화에 강한 내열 유리, 내구성이 뛰어난 방탄 유리 등 이다. 많은 과학자들이 다양한 성격의 유리를 연구하고 있고 예술 작업을 위해 사용되는 유리 역시 과학의 진보에 따라 계속 확장되고 있다.

유리 공예 작가들이 주로 사용하는 유리는 소다라임 유리Soda-Lome Glass, 붕규산 유리Borosilicate Glass, 크리스털 납유리Lead Crystal Glass, 퓨즈드 실리카 유리Fused Silica, 알루미노 규산염 유리Aluminosilicate Glass, 96% 실리카 유리 등이 있다.