유리는 우리생활에 없어서는 안되는 필수 재료입니다.
특히 늘품도어의 현관중문은 유리가 없이 만들 수 없어요.
유리는 기능과 모양, 용도에 따라 다양한 종류가 있습니다.
늘품도어가 흔히 쓰는 유리에는 강화유리, 브론즈유리, 골드망입유리 등이
있는데요. 유리의 디자인만 달라져도 전체적인 느낌이 달라지기 때문에
유리를 선택할 때도 집안 내부의 인테리어와 어울리는지 생각해야 합니다.
이런 유리는 대체 어떻게 만들어졌을까요?
우리는 어렸을 때 모래에 열을 가하면 유리를 만들 수 있다는
것은 알고있지만
모든 모래가 유리가 되는 것일까요?
그렇다면 재료가 있으면 집에서도 유리를 만들 수 있을까요?
오늘은 우리와 친숙한 유리에 대해 알아보겠습니다.
유리가 처음 만들어진 것은 기원전 2,500년 이전으로
거슬러 올라갑니다.
유리가 처음 어디에서 만들어졌는지 기원은 확실하지
않습니다.
최소 3,600년 전 메소포타미아에서 시작됐다는 말도 있고
일부 학자들은 이집트에서 유리 제품이 생산됐을 수 있다고
주장합니다. 다른 고고학적 증거에 따르면 최초의 진정한 유리는
해안북부 시리아, 메소포타미아 또는 이집트에서 만들어 졌다고 합니다.
가장 초기에 알려진 유리로 만든 물체는 구슬로, 처음에는
금속가공의 우연한 부산물로 얻어지거나 이집트의 파양스(faience)
라고 담황색의 토양에 산화철을 섞은 유약으로 그림을 그린
도자기를 생산하는 중 만들어졌을 것 입니다.
또는 세라믹에 유약을 바르는 과정에서 생겨났다는 주장도 있습니다.
청동기 시대 후기에 문명을 휩쓴 재난으로 유리 제조가 중단됐을 것으로
추측하는데 그 때까지 유리는 사치품으로 남아 있었습니다.
인도의 유리기술 개발은 기원전 1,730년에 시작됐을 것 입니다
또한, 고대 중국에서 유리제조는 도자기 및 금속작업에 비해
늦게 이루어졌습니다.
이전의 로마제국 전역에서 고고학자들은 가정, 산업 및 예를 갖추는 상황에서
사용되었던 유리들을 발견했습니다.
서양의 유리는 그들의 정착지와 묘지의 고고학적 발굴 중에
영국 전역에서 발견되었습니다. 서양의 오래된 시대의 유리는
그릇, 구슬, 창문을 포함한 물체와 보석에도 사용되었습니다.
그렇다면 현재 유리는 어떻게 만들어질까요?
유리를 만드는 데 사용하는 재료는 다르지만
유리를 만드는 과정은 동일합니다.
먼저 유리재료인 규사를 얻어야 합니다.
석영모래라고도 하는 규사는 유리를 만드는 주요 성분입니다.
규사는 암석의 풍화에 따라 다른 광물은 분해되어 없어지고
석영만이 잔류되거나 운반되어 이루어진 모래입니다.
모래는 1,700℃ 이상의 온도에서 액체상태가 되며
유리는 이러한 모래에서 규소성분만 뽑아낸 것 입니다.
암석 중에 유리처럼 투명하게 생긴 석영이 거의 100%
규소성분으로 이루어져 있습니다.
이렇게 석영모래가 있으면 유리를 만들 수 있습니다.
철 불순물이 없어야 하며 매우 미세한 규사를
취급할 때는 안면 마스크를 착용해야 합니다.
그런 다음 모래에 탄산나트륨과 산화칼슘을 첨가합니다.
탄산나트륨은 유리를 상업적으로 가공하는 데 필요한
온도를 낮출 수 있습니다. 그러나 수분이 유리를
통과할 수 있기 때문에 이를 예방하기 위해
산화칼슘 또는 석회가 첨가됩니다.
유리의 내구성을 높이기 위해 마그네슘 및 알루미늄 산화물을
첨가할 수도 있습니다.
일반적으로 이러한 첨가제의 비율은 유리 혼합물의 26~30% 을
넘지 않아야 합니다.
그리고 유리의 목적에 따라 다른 화학물질을 추가하는데
장식용 유리에 가장 많이 첨가되는 산화납은 크리스탈 유리제품을
반짝이게 만들고 부드럽게 만들며 절단을 더 쉽게하고
녹는점을 낮춥니다.
안경렌즈는 굴절 특성 때문에 산화란탄을 함유할 수 있지만
여기에 있는 철이 유리가 열을 흡수하는 데 도움이 됩니다.
원하는 색상으로 유리를 만들 경우 화학물질을 추가합니다.
석영모래에 철 불순물이 들어가면 유리를 녹색으로 보이게 하므로
산화철을 첨가하여 녹색을 만듭니다.
황 화합물에는 탄소 또는 철의 양에 따라 황색, 호박색, 갈색
또는 검은색을 만들 수 있습니다.
이런 혼합물을 내열성이 좋은 도가니에 넣는데
도가니는 가마의 높은 온도를 견딜 수 있어야 합니다.
첨가제에 따라 섭씨1,500도에서 2,500도 사이의 온도에서
녹습니다.
용기는 금속고리나 기둥으로 잡을 수 있어야 합니다.
혼합물을 액체가 될 때까지 녹입니다.
상업용 석영유리의 경우 가스 가열로에서 만드는 반면
특수유리는 전기용해로와 냄비용광로 또는 가마를 사용하여
만들 수 있습니다.
첨가제가 없는 석영 모래는 섭씨 2,300도(화씨 4,172도)의
온도에서 유리가 됩니다.
탄산수소나트륨(소다)를 추가하면 유리를 만드는 데 필요한
온도가 섭씨 1,500도(화씨2,732도)로 낮아집니다.
녹은 유리에서 기포를 균질화하고 제거합니다.
혼합물을 일정한 두께로 휘젓고 황산타느륨, 염화나트륨 또는
산화안티몬과 같은 화학물질을 첨가하는 것을 의미합니다.
녹은 유리의 모양을 만듭니다.
녹은 유리를 틀에 붓고 식히거나
길다란 튜브모양의 막대기에 유리를 넣고 튜브의 끝에 유리가 모이면
튜브를 돌리면서 입으로 공기를 불어넣습니다.
유리는 튜브에 들어가는 공기, 녹은 유리를 당기는 중력 및
유리 송풍기 등 녹은 유리를 작업하는 데 사용하는
모든 도구에 따라 만들어집니다.
녹은 유리를 지지용 주석 수조에 붓고 가압 질소를 분사하여
모양을 만들고 광택을 냅니다.
그리고 가마에서 천천히 유리를 식힙니다.
이 과정은 냉각 중에 유리에 형성될 수 있는 응력점 (외력이
재료에 작용할 때 그 내부에 생기는 저항력)을 제거합니다.
이 과정을 거치지 않은 유리는 상당히 약합니다.
그 다음 유리를 코팅, 라미네이트 또는 다른방법으로 가공하여
강도와 내구성을 향상시킬 수 있습니다.
가마에서 식힐 때 정확한 온도는 화씨 750도 (섭씨 399도) 에서
화씨 1000도 (섭씨 537.7도) 까지 유리의 구성에 따라
달라질 수 있습니다.
유리가 냉각되는 속도도 변경될 수 있습니다.
일반적으로 유리가 크면 작은 것 보다 더 천천히 냉각해야 합니다.
유리를 식히는 과정을 시작하기 전에 적절한 방법을 알아둬야 합니다.
그리고 모양을 만들고 광택을 낸 유리를 섭씨 600도 (화씨 1,112도)
이상으로 가열된 오븐에 넣은 다음 고압의 공기 분사로 급속 냉각 (급냉)
하는 템퍼링을 과정을 거칩니다.
열처리된 유리는 제곱인치당 6,000파운드 (2,721kg) 까지
견디는 반면 강화유리는 10,000파운드 (4,536kg) 이상,
일반적으로 약 24,000 (10,886kg) 까지 견딥니다.
이렇게 만들어진 유리에 관한 재밌는 사실 몇 가지를 알아보겠습니다.
유리는 번개로 만들어질 수 있습니다.
모래가 번개에 부딪힐 때 고온으로 유리가 자연적으로
생길 수 있습니다.
유리가 깨지면 그 파편이 튀는 속도는 시속 3,000마일 (4,828km) 로
이는 시속 575마일 (925km) 로 비행하는 일반 비행기보다
5배 빠른 속도입니다.
유리로 만든 윈도우는 17세기에 발명됐으며
그 이전에는 납작한 동물의 뿔로 윈도우를 만들었습니다.
유리는 고체로 분류되지 않습니다.
냉각되면 유리는 유리 내의 분자가 계속해서 이동하는
'비정질 고체'를 형성합니다.
'포틀랜드 꽃병'은 세계에서 가장 가치 있는 유리 예술작품으로
손꼽힙니다. 전문가들은 포틀랜드 꽃병이
로마에서 AD 5~25년 사이에 만들어진 것으로
추정합니다. 이 꽃병은 현재 대영박물관에 있습니다.
유리는 품질이나 순도를 잃지 않고 끝없이 재활용할 수 있으며
화산용암이 유리로 변할 수 있는데 천연유리 흑요석은
뜨거운 용암이 화산에서 분출된 후 빠르게
식을 때 만들어질 수 있습니다.
유리는 가장 오래 지속되는 인공적인 재료 중에 하나로
유리가 분해되는 데 백만 년이 걸릴 수 있습니다.
재료만 갖춰지면 유리를 만들 수 있다는 것이
흥미롭지 않나요? 하지만 우리집에 고온의 가마가 없기 때문에
집에서 만드는 것은 어렵고 늘품도어가 위치한 시흥 가까이
대부도에 유리공예를 체험해 볼 수 있는
유리섬박물관이 있습니다.
1,200도의 뜨거운 유리를 파이프에 말아 직접 불어서
모양을 만드는 블로잉 체험을 할 수 있습니다.
우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 유리제품이 이렇게 모래에서
여러가지 물질이 섞여 고온으로 만들어진다고 생각하니 신기한데요.
여러분도 주변에 유리제품이 얼마나 많은지 한 번 확인해 보는 건 어떨까요?
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