[로이스톤 M. 로버츠 ] 우연과 행운의 과학적 발견이야기 23. 깨질 때 파편이 흩어지지 않는 안전유리

[콩 쥐]

    제23장. 깨질 때 파편이 흩어지지 않는 안전유리


  안전유리가 우연히 발명된 것은 자동차가  발명되어 프론트유리가 사용되기 시작한  직후
이며, 바로 그것을 필요로 하는 때였다. 자동차는 마차에 비해서 훨씬 제동이 어렵고 충돌하
기 쉽기 때문에 깨진 프론트유리에 의해 승차자가 크게 부상 당할 가능성이 매우 높았다.
 흑요석과 같은 천연유리는 지구가 탄생했을 때부터 존재했었다.  흑요석이나 다른 형의 천
연유리는 지각을 형성하는 원소가 화산의 강력한 열과 뒤이어 일어난 급냉으로 인해 생겨난 
것으로 서 그 구성이나 색 그리고 형태 등이 변한다는 것은 아무도 생각조차 할 수  없었던 
아득한 옛날의 일이었다.
 최초의 합성유리의 기원은  고대의 전설을  더듬어 가야 한다.  퍽 유명한  전설의 하나는 
A.D. 1세기에 살고 있었던 플리니우스에 의해서 쓰여져  있다. 로마의 학자이자 역사가이기
도 했던 플리니우스는 「박물지」 37권을 저작했다. 그는 서기  79년 베수비어스 화산이 분
화할 때 위험이 닥쳐오는 지역의 주민을  구출하기 위해 주민을 구출하기 위해  로마함대를 
지휘하여 폼페이 근처의 해안으로 향하고 있었는데 그때 화산재에 묻혀서 사망했다.
 플리니우스는 페니키아의 상인들이 바닷가 모래밭에서 모닥불을 피우고 있을 때 우연히 유
리를 만들었던 것으로 생각하고 있었다. 그들은  조리용의 냄비를 천연 소다석(아마도 이집
트에서 가지고 온 탄산나트륨의 광석) 위에 놓고  이를 데우려고 밤새껏 불을 땠다고 한다. 
아침에 보니 놀랍게도 천연 소다 덩어리와 모래의  실리카(이산화규소)가 불에 녹아서 생긴 
유리가 여기저기서 반짝이고 있었다. 이 우연한  발견과 그 연대(기원전 4000년으로 추정되
고 있다)를 증명하기는 불가능하지만 기원전 1500년에는 이집트인이 유리로 만든 병을 사용
했던 것은 틀림없는 사실이다.
 그 후 오랫동안 우여곡절을 겪고나서 로마인들이 창문에 유리를 사용한 것으로 알려져 있
다. 건물 속의 고정된 장소에서는 유리를  청동으로 된 작은 창틀 속에 넣어  사용하였으며, 
더욱이 마차와 같은 운송 수단의 자그마한 창에도 사용되었다. 그것은 원래 깨지기 쉬운 것
인기는 해도 위험은 그다지 크지 않았다. 그러나 자동차의  출현으로 프론트유리와 같은 창 
유리가 부상의 원인이 될 가능성을 높여 주었다.
 1903년 에드워드 베네딕투스라는 이름의 프랑스 화학자가 단단한 바닥 위에 유리 플라스크
를 떨어뜨렸다. 플라스크는 깨졌지만 놀랍게도 유리파편이 흩어져 튀지  않고 금만 간 상태
였다. 자세히 조사해 본즉 플라스크의 안쪽에 필름이 있어서 유리의 파편이 그것에 붙어 있
는 것을 알게 되었다. 그 필름은 플라스크에  넣어 두었던 콜로디온(면과 질산으로 만든 질
산셀룰로오스)의 용액이 증발하여 생긴 것이 었다(콜로디온과  관련된 세렌디피티에 관해서
는 제15장 및 제16장에서도 설명되어  있다). 플라스크에 마개를 덮지  않고 두었던 때문에 
용매가 증발하고 폴로디온의 필름이 플라스크의 안쪽에  남아 있었던 것이었다. 베네딕투스
는 플라스크에 붙어 있는 라벨에  이 사실을 메모했는데, 그때는 그  이상의 것은 생각하지 
않았다.
 그러나 실험실에서 이 일이 있은 후 베네딕투스는 파리에서 자동차 사고로 한 소녀가 깨진 
유리 때문에 중상을 입었다는 기사를 읽었다. 그리고 몇 주일  후 또다시 비슷한 사고에 의
한 다른 피해 기사를 읽은 그는 실험실에서 유리 플라스크를 떨어뜨린 일이 갑자기 떠올랐
으며, 물네가 해결될지 모린다고 생각했다. 몹시 서둘러 실험실로 가서 라벨이 붙어있는  플
라스크를 찾은 그는 어떤 방법으로 유리를 안전하게 할 수 있을까를 줄곧 생각하면서 그날 
밤을 실험실에서 보냈다. 전해진 바에 의하면 인쇄기를 이용해서 그 이튿날에는 벌써 한 장
의 안전유리를 만들어냈다고 한다.
 안전유리는 그 소재의  디자인과 관련하여 3중이라는  뜻을 가진 '트리플랙스(triplex)'라고 
이름지었다. 이것은 두 장의 유리 사이에 한  장의 질산셀룰로오스를 끼의넣어 합계 '3매'의 
투명한 판을 열로 밀착시키는 샌드위치 구조로 되어 있기 때문이다. 실험실에서 공장생산까
지의 과정에는 수년이 소요되었다. 그 때문에 베네딕투스가 새로운 안전유리에 관한 최초의 
특허를 얻은 것은 1909년이었다.
 베네딕투스가 안전유리를 발명한 것은 자동차의 프론트유리로부터 부상당하는 것을 방지하
기 위한 것이었으나 이 새로운 얇은 층으로 이루워진 유리가 최초에 실용된 것은 다른 용도
였는데 그것은 제1차세계대전 때의 가스마스크의 렌즈였다.  그러나 1920년대에 들어서면서 
자동차의 수와 그 스피드가 비약적으로 상승하게 되자 유리로 인한 부상이 문제가 되어 안
전유리가 미국 자동차의 표준이 되었다.
(해설) 독자 중에는 옛날 자동차의 프론트유리가 오래되면  누렇게 변색하는 것을 기억하는 
사람도 있을 것이다. 그것은 원래 안전유리용의 유리를 샌드위치하는 데에 사용한 플라스틱
이 질산셀룰로오스로서 이것이 햇볓을 받고 오래되면 노랗게 변색하기 때문이다.
 1933년 접착제는 질산셀룰로오스에서 초산셀룰로오스로 바뀌었으나 그것의 경우 햇볓에 의
해서는 잘 변색되지 않았으나 넓은 온도 변화에서의 저항력이  낮았으며 잘 흐려졌다. 질산
셀루로오스와 초산셀룰로오스는 모두 셀룰로오스로 만들어지며 그 원료는 목재나 기타의 천
연재료였다. 플라스틱 재료를 더욱더 찾는 과정에서 완전한 합성고분자인 폴리비닐부티랄수
지가 초산셀룰로오스보다 우수하다는 것을 알았다. 1939년부터는 이것이 자동차, 항공기  기
타 강하고 투명한 재료를 필요로 하는 곳에서 겹유리의 표준이 되었다. 
 안전유리의 다른 형태로는 가운데 플라스틱을 끼워 얇은 층을 이룬 형태가 아닌 강화유리
가 있다. 이것은 깨질 때 잘 다치지 않는 파편이 되는 것으로  자동차의 옆과 뒤의 창에 사
용되고 있다. 그러나 미국이나 기타 몇 나라에서 자동차 앞 유리는 겹유리를 상용하게 되어
있다.
 항공기의 창에는 온도나 압력의 양 극단을 견딜 수 있는 큰 강도와 고 속의 상태에서 새와 
충동해도 이상이 없는 탄력이 요구된다. 이러한 요구에 대응하여  여러 층의 유리와 플라스
틱을 겹친 복합체로 된 아주 특별한 유리창이 실용화되고 있다.
 최근에는 자동차의 프론트유리가 깨졌을 때에 중심의 플라스틱에 붙어있는 파편에 의해 생
기는 피부의 열상을 방지하기 위해 일반  3층 유리의 안쪽에 제2의 플라스틱층을  사용하게 
되었다. 1987년에는 특정한 차에 시험적으로 사용되었는데 그 결과는 만족스러운 편이다. 정
면 충돌사건으로 안측에 열상 방어용 플라스틱 코팅을 한 프론트유리에 부인이 머리를 부딪
치는 사고가 있었으나 타박상과 충격이 있었을 뿐으로 얼굴이나 머리에 열상은 없었다.
 강화유리를 제외한 이들 모든 안전유리의 원리는 베네딕투스가 1903년에 세렌디피티적으로 
발견한 것과 같은 것이다. 즉, 유리의 파편을 플라스틱의 필름으로 흩날리지 않게 한다는 것
이다.