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====유리 [glass, 琉璃]화학 | 브리태니커

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고온의 유체상태에서 결정이 성장할 틈이 없을 정도로 급속히 고체화되어

만들어진 투명 또는 반투명의 단단한 무기물.glass

화학조성과 물리적 특성이 크게 다른 여러 가지 종류의 유리가 있으나,

대부분의 유리는 다음과 같은 몇 가지 공통된 특성을 갖고 있다.

 ① 유체상태에서 냉각되면 점성단계를 거친다.

 ② 유리혼합물이 어떤 금속산화물과 용융되면 색깔을 띠게 된다.

 ③ 냉각된 유리는 전기와 열을 잘 전달하지 못한다.

 ④ 유리는 대부분 치거나 충격을 주면 쉽게 부서져서 조개껍질 모양의

깨진 면들을 보인다.

 ⑤ 보통 용제(溶劑)에는 거의 영향을 받지 않지만 플루오르화수소산에는

 쉽게 부식된다.

상업용 유리는 소다-석회-실리카 유리와 특수 유리로 나뉘는데,

소다-석회-실리카 유리가 생산량의 대부분을 차지한다.

이 유리는 모래(이산화규소(SiO₂))·석회석(탄산칼슘(CaCO₃))·탄산나트륨(Na₂CO₃：소다회) 등의 3가지 재료를 주로 써서 만든다.

용융된 실리카 자체가 우수한 유리지만 모래(결정질 실리카)의 융해점이 1,700℃이고 이렇게 높은 온도를 얻는 데는 많은 비용이 든다.

그러므로 용융 실리카 유리는 화학적 불활성과 갑작스런 온도변화에 견디는 뛰어난 특성들이 필요한 경우에 한해서 사용된다.

그럼에도 불구하고 용융 실리카 유리의 생산은 꽤 큰 산업이며, 여러 가지

 질로 만들 수 있다.

광학용으로 제조할 경우는 석영모래 대신 수정을 원료로 쓴다.

실리카의 융해점을 낮추려면 융제를 섞어야 하는데, 탄산나트륨을 쓰는 목적은 융제로 작용하는 산화나트륨을 공급해주기 위해서이다.

 약 25％의 산화나트륨을 실리카에 가하면 융해점이 1,723℃에서 850℃로

 떨어지게 되어 녹이는 어려움도 크게 줄어든다.

그러나 이러한 유리는 물에 쉽게 녹는데 그 녹은 용액을 물유리 라고 한다. 여기에 석회석에서 공급되는 석회(CaO)를 가하면 유리는 다시 녹지 않는

성질을 갖게 되지만, 너무 많이 섞으면 유리가 결정화(일정 온도 범위에서의 결정상[相] 침전)되는 경향이 있다.

 즉 가장 알맞은 조성은 대략 75％의 실리카, 10％의 석회, 15％의 소다인데, 이러한 조성을 갖추어도 성형 기계를 이용한 성형 공정 동안 결정화되기 쉬워서 만족할 만한 결과를 얻을 수는 없다.

판유리 제조에는 보통 6％의 석회와 4％의 마그네시아(산화마그네슘(MgO))를, 그리고 병유리 제조에는 약 2％ 정도의 알루미나(산화알루미늄(Al₂O₃))

를 쓴다.

 다른 첨가물질로는 유리의 정제, 즉 융해 후에 남는 거품을 없애기 위한 것과, 셀렌과 미량의 산화코발트처럼 유리의 색을 개선하기 위한 것이 있다.

 예를 들면, 모래는 항상 철을 불순물로 함유하고 있어서 병을 만들 때는

특별히 철 함량이 적은 원료를 고르지만 그래도 극미량의 불순물이 남아 있어서 병이 흉한 녹색을 띠는데,

 여기에 셀렌과 산화코발트를 미량의 삼산화비소 및 질산나트륨과 함께 넣으면 녹색을 중화할 수 있고 이른바 백(탈색)유리를 만들 수 있다.

성분이 아주 다르고 값이 비싼 유리들은 특별한 물리적 특성과 화학적 특성이 필요할 때 만든다. 예를 들어, 광학유리에서 렌즈 설계자가 단일 렌즈에 나타나는 색수차(色收差)와 같은 단점이 없는 다중 렌즈를 만들려고 할 경우 여러 종류의 굴절률과 분산을 갖는 여러 가지 성분의 유리가 필요하다(→ 색인 : 광학, 섬유광학).

보통 유리의 또다른 단점은 갑작스런 온도변화가 있을 때 유리에 응력이 생겨 깨지기 쉬운 점이다. 그러나 열팽창계수를 낮추면 온도의 급격한 변화에 덜 민감하게 된다. 팽창계수가 가장 낮은 유리는 용융 실리카이다.

 잘 알려진 또다른 예는 가정용 조리기구를 만드는 데 쓰는 붕규산염 유리인데, 팽창계수는 일반적인 소다-석회-실리카 유리 팽창계수의 1/3밖에 되지 않는다. 이처럼 낮은 팽창률을 얻기 위해서는 융제로 첨가되는 산화나트륨 중 많은 양을 산화붕소(B₂O₃)로 바꾸고 석회의 일부를 알루미나로 바꾼다.

다른 특수 유리로는 식기용 고급제품을 만드는 데 쓰는 납 크리스털 유리가 있다. 일산화납(PbO)을 융제로 쓰면 높은 굴절률을 지니게 되어 훌륭한

광채와 광택을 지닌 유리를 얻을 수 있다.

유리가 색을 띠는 원인에 대해서는 유리혼합물에 섞여서 함께 녹은 어떤 물질이 적절한 조건에서 유리에 색을 띠게 한다는 사실 이외에 알려진 바가 거의 없다. 색을 내는 물질은 일반적으로 금속산화물이다.

 같은 산화물이라도 섞이는 유리 혼합물에 따라 다른 색을 낼 수 있으며, 같은 금속이라도 산화상태가 다르면 다른 색을 띨 수 있다. 그러나 코발트의

자청색, 크롬의 크롬녹색이나 황색, 우라늄의 이색성을 갖는 선황색, 망간의 자주색 등은 항상 일정한 색이다.

산화 제1철은 섞이는 유리에 따라 황록색이나 옅은 청색을 띤다. 산화 제2철은 황색을 띠지만, 제1철 상태로 환원되는 것을 방지하기 위해서는 산화제가 필요하다. 납은 옅은 황색을 띤다.

 산화은을 안료로 섞어서 유리제품의 표면에 엷게 바르고 열을 가하면 영구히 변하지 않는 노란색을 얻을 수 있다. 잘게 분쇄한 식물의 숯을 소다석회 유리에 가하면 노란색을 띤다.

 아(亞)셀렌산염과 셀렌산염은 옅은 분홍색이나 분홍빛 황색을 띤다. 텔루르는 옅은 분홍색을 띤다. 니켈을 칼리-납 유리에 첨가하면 보랏빛을 띠고,

 소다-석회 유리에 첨가하면 갈색을 띤다. 구리는 광택있는 청색을 띠는데, 이때 산화구리의 비율이 커지면 녹색으로 변한다.

또다른 중요한 종류로는 셀렌화물인 칼코게니드 유리가 있으며, 이는 다양한 비율의 탈륨·비소·텔루르·안티몬 등을 갖는다. 이 유리는 비정질 반도체로 작용하며, 광전도성을 가지고 있어 중요하게 쓰인다.

유리는 액체와 결정질 상태 모두에 대해서 친화력이 있다. 유리의 원자와

분자 구조는 그 전 상태인 액체유리의 구조와 비슷한데, 일반적인 액체에서는 각 분자들이 빠르게 운동하지만 유리에서는 이러한 운동이 매우 적은 것이

특징이다.

 유리를 포함한 많은 액체가 불순물·불균질성·충격이 없는 상태에서 충분히 천천히 냉각되면 과냉각(결정화작용이 없이 어는점 이하로 냉각되는 것)되므로, 같은 온도와 압력에서 유리질과 결정질의 2가지 형태로 존재할 수 있다.

유리를 재료로 하여 많은 종류의 실용적인 물건들과 장식용 물건들을 몇 세기에 걸쳐 만들어 왔다. 창조적 예술로서 유리의 역사는 한편으로는 제조와 장식 기술의 진보에 의해 결정되었고, 또 한편으로는 기호와 유행의 역사에 의해 결정되었다. 유리는 고대에 처음 만들어졌으나 그 기원은 분명치 않다.

 이집트의 유리구슬은 BC 2500년경에 만들어진 최초의 유리물건으로 알려졌다. 이집트 문명 후기에는 유리그릇 표면에 색깔이 있는 가는 줄을 그어서

깃털 또는 지그재그 문양을 그린 유리들을 만들었다(→ 색인 : 이집트 미술)

. 현대적 유리의 실질적인 기원은 알렉산드리아의 프톨레마이오스 왕조 시대 때 시작되었으며, 후에 고대 로마에서 계속되었다. 알렉산드리아의 장인들은 모자이크 유리라고 알려진 기술을 완성했는데, 이것은 여러 가지 색을 지닌 유리봉 조각들을 자른 다음 서로 엮어서 다양한 장식 모양을 내는 기법이다

. 꽃을 연상시키는 모양으로 유리봉을 잘라서 만든 밀레피오리 유리도

모자이크 유리의 한 양식이다. 틀에 부어 만든 유리도 일찍부터 발달했는데, 이것은 유리를 틀에 밀어 넣어 특정한 모양을 만든 것이다. 이때 무늬를 새기거나 색을 넣어서 여러 모양의 장식을 만들 수 있었다.

유리불기 제법은 아마도 BC 1세기경에 시리아의 유리제조업자들에 의해 발달했던 것 같다. 이 기술을 이용하여 무엇이든 원하는 모양으로 만들 수 있게 되었으며, 유리를 틀 속으로 불어 넣거나 완전히 자유로운 형태로 만들 수 있었다.

로마인들은 유리의 층을 깎아내어 도안을 양각한 카메오 유리를 완성했다.

유리 역사에서 다음으로 중요한 발전은 15세기 베네치아에서 시작되었는데, 이미 13세기에 베네치아의 무라노 섬이 유리제조의 중심지가 되어 있었다

(→ 색인 : 베네치아 유리).

 처음에 베네치아의 유리제조업자들은 고대와 중세 장식기법을 많이 사용하여 색깔과 장식이 풍부한 제품을 만들었는데, 이 제품들은 이탈리아 르네상스의 특색을 지니고 있다.

후에 베네치아인들이 유리 제조술에 독창적인 기여를 했다. 그들은

'크리스탈로'(cristallo)라는 수정 비슷한 투명한 유리를 개발했는데, 이 유리를 바탕으로 수출무역이 번성했고 유럽에 널리 퍼졌다. 이러한 양식으로 단순히 불어서 만든 유리의 수요가 16세기에 크게 늘었다.

이 유리에 다시 정교한 도안을 새겨 장식용으로 사용했는데, 16세기초에

시작된 이 기법은 18세기까지 유럽 전역에서 널리 유행했다. 다이아몬드

조각칼로 새기는 기술은 특히 네덜란드와 독일에서 사용되었다.

 17세기 후반에는 보헤미아가 중요한 유리 생산지가 되었고 20세기초까지

 주요산지였다.

17세기까지 잉글랜드는 단순성이 두드러진 베네치아의 전통을 따라 유리를 만들고 있었다.

 유리제조업자인 조지 레이븐즈크로프트는 1675년경 베네치아 양식의 유리에 산화납을 첨가하면 단단하고 더 무거운 유리를 만들 수 있음을 발견했다. 납 크리스털이라고 불리는 이 유리는 사람들이 즐겨 찾는 훌륭한 식기용 유리가 되었다.

 에나멜을 입히는 것이 18세기 중엽 잉글랜드에서 유행되어, 이로부터

브리스틀 유리라고 불리는 유리가 발달하게 되었다. 18세기에 유리 깎기가 유행했는데, 이 기술이 완성되자 매우 다양한 기법들이 가능하게 되었다.

 이 기술은 아일랜드에서 더 발전하여 18세기 말엽에 가서는 결국 유리의

모든 표면을 깊숙이 깎아 빛을 반사할 수 있게 만들었다. 이와 같은 잉글랜드와 아일랜드의 깎은 납 크리스털은 유럽과 미국에서 모방되어 오늘날까지

유행하고 있다. 워터퍼드 크리스탈은 이 유형의 중요한 예이다.

19세기 후반에 이르러 일부 유리제조업자들은 색깔을 넣거나 깎아서 장식을 많이 한 제품보다 유리 자체가 지닌 본래의 아름다움을 강조하는 양식에

관심을 갖게 되었다. 아르 누보 시대에는 몇 가지 중요한 변화가 있었다.

 루이스 컴퍼트 티퍼니가 창안한 파브릴 유리는 유연한 모양과 빛나는 표면으로 크게 찬사를 받았고, 특히 중부 유럽의 유리제조업자들에게 영향을 끼쳤다.

프랑스의 유리제조업자 에밀 갈레와 돔프레르사(社)는 아르 누보 시대에

중요한 도안을 했다. 프랑스 유리 예술 분야의 선도자들 가운데 한 사람인

르네 랄리크는 양각 장식으로 특색 있는 유리를 만들었다.

뉴욕의 스튜번유리회사는 조각제품과 비견할 만한 맑은 유리제품들을 만들었는데, 그것들은 종종 새기거나 깎아낸 도안을 지니고 있다. 이 제품들은 20세기 유리제조의 고전이 되었다. 20세기에는 그 도안의 우아함과 단순성으로 명성을 얻은 스칸디나비아산(産) 유리가 세계적으로 찬사를 받았다.

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한국에선  판유리 생산은  한국유리가 대부분 맏고있다. 80%

주원료 모래(규사)는  충남 안면도 해변에서  채취한다. 원료의 70%

입자가 고아서 황설탕 같이 보인다. 대부분 유리의 원료로 사용한다.

철분이 많아서  아무리 해도 , 옆에서 보면 푸른 색이 보인다.

병유리,식기류는  (두산유리 (대한유리)를 롯데 에서 인수 대부분 생산60%

공장의 기계장치 대부분은 미국제 이다.  아직도 내부 고열을 견디는

용해로의 내화벽돌류 등은 프랑스 ,일본, 미국 등에서 수입해야 한다.

맑은 유리(고급식기류) 는 호주에서 수입한 백색모래를 사용한다.

이 모래는 백설탕 처럼 희어서  눈으로 보면 설탕과 구분이 어렵다.

철분이 적고  이물질이 적어서 옆에서 보아도 푸른 색이 없다.