유리의 종류및 특징

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유리의(glass) 어원

BC 1세기경에, 이태리어에 ‘vitrum’ 이라는 말이 출현하여 현재 불어의 verre, 독어의 vetro, 스페인어의vitro 등으로 변 화되었습니다. 독일에서는 로마에서 수입한 vitrum이 장식용으로 사용된 파리(破璃)와 유사하였으므로 파리(破璃) 의 라틴어인 Glesum 으로부터 변화한 glass 라는 말이 만들어졌습니다.

유리의 정의

유리는 고온에서 액체와 같이 유동성을 띠다가, 온도가 낮아짐에 따라 플라스틱 상태, 즉 가변성이 있는 고점성 유동상태가 되며, 더 냉각되면 딱딱하여 깨어지기 쉬운 고체상태로 된다.

유리는 물질의 3상태 고체, 액체, 기체 중 과학적으로는 고체에 속한다고 할 수 없으나, 일상생활의 사용기구로서 사용 목적상은 고체로 분류할 수밖에 없는 기이한 물질이다.

일상생활에서 가장 쉽게 접할 수 있는 유리는 규사(모래), 소다회, 석회석등의 혼합물을 고온에서 녹인 후 냉각하여 만들어지는 투명도가 높은 물질을 말한다. 이러한 원료들은고온에서 아주 천천히 녹으면서 성질이 변형되고 점성이 매우 높은 액체로 변해갑니다.

이 액체가 다시 냉각되면 점성이 증가 되면서 굳은 고형물이 되는데 이 고형물은 거의 변할줄 모르고 노후되지 않으며 맑은 투명성이 유지된다.

고형화된 유리는 아무리 가열하더라도 물처럼 끓지 않고, 증발하지도 않으며 단지 녹아서 점성이 높은 액체상태로 된다. 이러한 액체 상태의 유리를 식기 전에 잡아 당기고 휘거나, 구부려서 상온까지 서서히 냉각시키면, 유리는 새로운 모양으로 재창조된다.

이런 유리의 성질로 인해 인류는 식사의 도구 및 주거환경의 윤택성을 얻게 되었고, 수천가지의 색을 표현하는 유리는 인간의 예술적 표현 욕구를 구현하여 주었다.

유리는 생활뿐만 아니라 과학기술의 발전에 일익을 담당하는 특수분야, 통신 및 의료 등등의 기능성 측면에서 더욱 발전해 가고 있으며 유리를 만들 수 있는 자원의 풍부성은 천연자원의 대체재료로서 무한한 가능성을 보여주고 있다.

유리의 역사

유리는 재질자체가 지니는 독특한 특성 때문에 인류초기부터 인간에게 매우 친밀한 생활도구로활용되어 왔다. 인류가 20여만년전에 불을 발견하였지만 장구한 석기시대가 계속되었다.

유리이용의 시초는 화산의 용암이 갑자기 냉각되어 미처 결정화되지 못하고 생성된 유리 즉 흑요석 (Obsidian)이 석기시대의 활촉, 칼, 장식품으로 사용된 최초의 유리이며, 인류가 불을 이용하여 토기를만든 것이 공업기술의 시발이라 할 수 있는데, 이렇게 볼 때 요업은 인류최초의 공업이다.

유리제조는 5000년의 역사를 지니고 있으며, 고대 이집트 유리는 화학분석에 의해 70% SiO₂ (소량 포함), 10% CaO(소량 MgO포함), 20% (소량의 포함)의 소다석회 유리로 알려졌고, 이집트인이 독점 생산해왔으나 그후 로마인들에 의해 베니스로 전파되었다. 이 고대유리의 성분조성은 놀랍게도 오늘날의 상용되는 유리조성과도 유사하다. 유리생산의 첫번째 획기적인 전환은 대략 기원전 1세기경 Blowing pipe법의 발명으로 이루어졌다. 개선된 가마의재료는 유리를 고온에서 용융하여 성형할 수 있는 기술을 발전시켰고 이것은 거의 2000년이상 유지되었다.

유리 역사속에서 두번째의 획기적인 전환은 금세기초 유리생산의 기계화에 의한 발전으로 널리 알려졌으며, 과거에는 Batch 조성이 극비였으나 19세기말 과학과 유리생산기술의 급속한 발전으로 널리 알려졌으며, Batch 조성에따른 유리의 물리적 성질과 유리의 구조에 관한 연구는 지금도 계속되고 있다.

유리의 종류및 특징

1) 보통 판유리(Steel glass, flat glass)

보통판 유리는 건축물 등의 창유리에 사용되는 판유리로서 투명판유리는 그 표면이 제조된 그대로의 평활한 면을 가진 것이고, 흐린 판유리는 투명판유리의 한면을 규사 등으로 갈거나 대리거나 기타 부식 등의 방법으로 표면의 광택을 지워 투시성을 명확히 볼 수 없게 가공한 것이다. 또한 두께 6mm 이상의 두꺼운 판유리를 후판유리라고도 하는데, 후판유리는 채광용 보다는 실내 차단용, 칸막이용, 스크린, 통유리문, 가구 및 특수구조에 쓰이며 일반적으로 목재 창호용으로는 2 mm, 3 mm 두께를 쓴다. 이 유리는 일그러짐(distoration)이 없고 두께가 일정하다. 다시 연마하지 않고 거울, 강화유리, 접합유리, 복층유리에 사용된다. 규격은 최대 3m × 10m 의 규격까지 사용되며 두께는 3mm, 5mm, 8mm, 10mm, 12mm, 15mm, 19mm로 생산된다. 따라서 내외장재 및 진열장의 유리를 비롯하여 자동차 등 각종 가공유리에 사용된다.

2) 무늬 유리(Embossed Glass)

무늬유리는 롤아옷 공법으로 제조되는 유리로 판유리의 한쪽 표면에 요철을 넣어 장식적인 효과를 위한 여러모양의 무늬가 음각된 반투명 유리이다. 빛이 무늬에 따라 확산되어 전체적으로 부드러운 감을 주고 무늬가 있는 유리의 뒷면은 시선이 차단된다. 따라서 시선을 차단하거나 보호하기 위한 곳에 많이 사용된다. 건축의 내외장재 및 칸막이, 가구 등에 사용된다. 무늬 모양은 환자, 후로라, 미스트라이트, 크로스 팬, 안개, 고도, 모란, 돌담, 다이아몬드, 모루 등이 있다. 무늬의 모양에 따라 두께가 2.2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm가 있다. 최대크기는 1,219 mm × 1,829 mm, 1829 mm × 2,134 mm 등이 있다. 최근에는 독특한 무늬와 함께 다양한 색상까지 가능하여 색무늬 유리도 생산되고 있다. 색무늬 유리는 창, 문, 실내조명구조물 덮개, 실내칸막이 등의 장소에 맞게 개성을 연출할 수 있다.

3) 마판 유리(Polished plaste glass)

마판유리는 후판유리의 양면 또는 한면을 연마 가공하여 평활하게 만든 판유리로서 투시성 및 투명성이 우수한 연마판유리라고도 하며 쇼윈도의 큰 개구부나 고급 건축물의 외부 창유리로 사용된다.

4) 망입 유리(Wire glass)

망입유리는 유리내부에 금속망을 삽입하고 압착 성형한 판유리로서 철망유리 또는 그물유리라고도 한다.망입유리는 깨어지는 경우에도 파편이 튀지 않고 연소도 방지할 수 있어서 진동에 의해 파손되기 쉬운 곳, 엘리베이터 문, 위험물 취급소 등 안전이 요구되는 곳에 사용된다. 망입유리에 사용되는 금속망의 원료는 철, 놋쇠, 알루미늄 망 등이며 망형은 사각형, 육각형, 팔각형 등이 있다.

5) 복층 유리(Pair glass)

보긍유리는 2장 또는 3장의 유리를 일정한 간격을 두고 건조공기를 넣어 만든 판유리로서 2중 유리 또는 겹유리리고도 한다. 복층유리의 특징은 일반 유리에 비해 단열성능, 방음효과가 크고 유리창 표면의 결로 현상이나 성에 방지 효과로도 우수하다. 또한 2,3,4, 중까지 만들 수 있어 그 효과를 높게 할 수 있을 뿐만 아니라 색유리, 반사유리, 무늬유리 등과 조합하여 사용할 수도 있다. 빌딩, 일반주택의 창뿐만 아니라 방음을 요하는 전화실, 녹음실, 그리고 쇼윈도우, 스카이라운지 등 맑고 넓은 시야가 요구되는 장소에 적합하다. 이외에도 기차, 선박, 항공기의 창등에도 사용된다.

* 복층유리의 두께 및 최대 크기

두께 유리의 구성 최대크기 평균무게(kg/m²)

(mm) 'A'는 공기층(mm) mm inch

12 3+A6+5 1219×830 48×72 15.3 15.3

16 5+A6+5 1830×2440 72×96 25.3 25.3

18 6+A6+6 2440×2743 96×108 30.3 30.3

22 5+A12+5 1830×2440 72×96 25.5 25.5

22 8+A6+8 2500×3500 98×138 40.3 40.3

24 6+A12+6 2440×2743 96×108 30.5 30.5

6) 강화 유리(tempered glass)

평면 및 곡면의 판유리로 약 600 ℃ 까지 가열한 후 냉각공기로 양면을 급냉강화하여 강도를 높인 안전유리의 일종으로 특수유리이다. 투시성은 같으나 강도가 5배로 증가됨으로서 강도가 높아 파손율이 낮고 한계 이상의 충격으로 깨져도 작고 모서리가 날카롭지 않은 파편으로 부서져 위험이 없다. 또한 200 ℃의 온도변화에도 견디는 강한 내열성도 있다. 강화유리는 내충격 강도 및 하중강도가 보통 판유리보다 3~5배 높고, 휨강도가 6배 정도이기 때문에 건축물의 창유리, 테두리없는 유리문, 에스컬레이터의 옆판, 계단난간의 옆판, 자동차, 선박, 등에 사용된다. 그러나 이 유리는 강화 열처리 후에 절단, 구멍뚫기 등의 재가공이 극히 곤란하므로 정확한 치수로 가공을 하여야 하며, 특히 12mm 유리는 절단이 불가능하므로 열처리 전에 소요 치수로 절단한다. 종류에는 평면 강화 유리와 곡면 강화 유리가 있고, 두께는 보통 4mm,5mm,6mm,8mm,10mm,12mm,15mm의 7종이 있다. 국내에서 생산되고 잇는 최대의 크기는 두께 5 mm인 경우 914 mm × 1,219 mm, 두께 6 mm인 경우 1,219 mm × 1,524 mm,

두께 8 mm인 경우 1,219 mm ×7 2,438mm, 두께 10~15mm인 경우 1,499 mm × 2,387 mm이다.

7) 색 유리(Color glass)

판유리에 착색제를 넣어 만든 유리로서 투명과 불투명이 있다. 원료의 투입과정에서 금속 산화물을 배합하여 착색한 것으로 플로트 공법의 장점과 색채 감각을 조화시킨 유리이다. 광선의 일부를 조절 토오과시켜 눈부심을 막아줄 뿐 아니라 복사열을 흡수하여 냉난방비를 절감시켜 주며, 가시광선을 적당히 투과시켜 주어 아늑한 분위기 조성과 프라이버시를 보호해 준다. 색유리는 황동색, 녹색, 청색, 회색 등으로 생산된다. 두께는 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 8mm, 10mm, 12mm 등이 있으며, 생산되는 최대크기는 두께 3mm인 경우 1,828mm × 3,048mm, 두께 4mm인 경우 3,048 × 4,572mm, 두께 10mm, 12mm인 경우 3,048mm × 6,096mm 이다. 주택가 빌딩의 창, 건물 로비등의 차양효과를 요하는 곳, 기차, 자동차, 선박의 창, 테이블과 각종 유리 가구, 실내 칸막이, 햇빛 조절 또는 프라이버시가 요구되는 곳에 적합하다.

8) 스팬드럴 유리(spandrel glass)

판유리의 한족면에 세라믹질의 도료를 코팅한 다음 고온에서 융착, 반 강화시킨 불투명한 색유리로 미려한 금속성을 가진다. 코팅 처리후 강화되기 때문에 일반 유리에 비해 내구성이 뛰어 나고 일반 유리보다 몇 배의 강도를 가진다. 보통 두께 6mm로 최대크기는 2,134 mm × 3,048mm 로 생산되며, 제조후 절단 가공할 수 없으므로 주문시 모양, 치수 등을 정확히 해야 한다. 강화처리를 해도 모서리가 중앙보다 약하므로 단단한 이물질이 닿지 않도록 주의한다.

9) 스테인드 글라스(Stained glass)

색유리를 쓰거나 색을 칠하여 무늬나 그림을 나타낸 판유리로서 착색유리라고도 한다. 즉 스테인드 글라스는 각종 색유리의 작은 조각을 도안에 맞추어 절단해서 조립하고 그 접합부를 H자형 단면의 납제끈으로 끼워 맞춰 모양을 낸 것이다. 색유리의 면적 두께에 따라 투영되는 빛이 각양각색을 이루어 가볍고 밝은 빛에서 부터 심오한 빛에 이르기까지 오묘하게 모든 색채를 여눌할 수 있으며 교회건축의 창, 상업건축의 장식용으로 많이 사용되고 있다.

10) 매직 유리(Magic glass)

판유리 표면에 은 등의 반사성 금속피막을 아주 얇게 입혀 만든 유리로서 밝은 쪽에서는 광선을 반사하여 거울 효과가 나며 어두운 쪽에서는 밝은 쪽을 투시할 수 있다. 방범용으로 현관의 창이나 특수한 곳에 사용한다.

11) 반사 유리(Reflective glass)

반사유리는 플로트 유리를 고진공 상태에서 표면코팅한 것으로 빛을 받아들이고 투과하는 단순한 기능의 유리와는 달리 빛도 쾌적하게 느길 정도로만 받아들이고 외부 시선을 막아주는 효율적인 기능을 가진 유리이다. 즉 실내에서는 그대로 보여 시선에 지장이 없으나 실외에서는 실내가 안보이고 거울처럼 보인다. 냉난방비를 절감시키며 태양열의 차단효과가 투명유리, 색유리보다 좋다. 가시광선의 반사율이 좋으르로 고속도로 주변이나 경사면에 시공할 때는 주위의 자동차나 건물에 영향을 주지 않도록 주의한다. 그리고 반사유리는 열선반사유리(Soloar Reflective Glass)와 난방보온 유리(Low Emissivity Glass)로 구분되는데, 전자는 태양열의 일부 투과와 반사가 적절히 조절되고 후자는 태양빛을 파장별로 흡수하고 반사하는데 단파장의 복사열은 투과시키고 난방기구에 의한 팡파장의 복사열은 반사한다. 일반건축 및 고층빌딩의 창, 프라이버시를 필요로하는 곳이나 태양열을 차단할 필요가 있는 곳에 사용한다. 두께는 6mm 의 최대규격 2,540 mm × 3,658 mm 와 최소규격 305 mm ×914 mm 등이 생산된다.

12) 에칭 유리(etching glass)

에칭유리는 유리가 불화수소에 부식되는 성질을 이용하여 5mm 이상의 유리면에 그림이나 무늬모양, 문자 등을 화학적으로 새긴 유리로 조각유리라고도 한다. 최근에는 일반 에칭 유리에 칼라를 입힌 에칭 칼라 유리도 있으며 두께는 주로 8mm, 10mm 를 많이 사용한다. 이 유리는 유리 자체에 예술성을 부옇ㄴ 것으로 주로 장식용으로 광범위하게 활용되고 있다.

13) 베벨드 유리(Beveld Glass)

베벨드 유리는 두께 5mm 정도의 판유리를 한면 또는 두면을 면 가공하여 접합하기도 하는데 이를 베벨드 유리라고 한다. 베벨드 유리는 일반 판유리나 색유리 등과 면취가공한 유리를 복합적으로 걲어 신주 캠암에 끼운다음 용접한 것으로 디자인 연출이 넓으며 고급장식재료로 사용되고 있다. 싱글과 트리플 삼중 유리가 있는데 트리플의 경우는 방음 및 냉 난방 효과에 우수하며 깨끗하고 신선한 느김을 준다. 싱글 베벨드 글라스의 두께는 보통 6~7mm 이고, 트리플 삼중유리는 17mm 등이 있으며, 주택의 칸막이 벽, 창문, 중문 등에 많이 활용되고 있다.

14) 자외선 투과유리 및 자외선 흡수 유리

자외선 투과 유리는 보통 유리의 성분 중 철분을 줄이거나 철분을 산화제이철(Fe²O³)의 상태에서 산화제일철(feO)로 환원시켜 자외선 투과율을 높인 유리로서 자외선을 50% 이상 90%내외를 투과시킨다. 병원의 선룸(Sun room), 결핵 요양소의 창유리, 온실 등에 사용하는 자외선 흡수유리는 자외선을 흡수하는 세륨(cerium), 티타늄(titanium), 바나듐(vanadium)을 함유시킨 담청색의 투명유리로서 자외선 차단유리라고도 한다. 자외선의 화학작용을 피하여야 할 곳, 의류의 진열창, 식품 약품창고의 창유리 등으로 사용한다.

15) 시야 선택 유리

보는 시점으로부터 각도에 따라 유리가 투명, 불투명한 범위를 선택할 수 있도록 제작된 유리이다. 고층화에 따른 개인의 사생활 침해를 방지하며, 개구부와 대상점과의 거리, 개구부와 대상시점간의 고저차(측면의 경우), 개구부와 대상시점간 각도(평면도 경우), 개구의 크기, 대상시점의 이동 등을 정확하게 분석한 후 적절한 사용방법을 모색한다.

* A-TYPE : 정면 불투명형(주택 1~3층)

* B-TYPE : 정면의 투명, 상하좌우방향 한쪽(주택 4~6층)

* C-TYPE : 양쪽방향이 불투명한 형태로 구분

16) 액정 유리

캡슐 상태의 액정분자들을 필름에 부착시켜 이것을 일반 판유리에 합체시키고 전선코드를 설치하여 전압연결시 투명 혹은 불투명한 유리상태로 또는 각종 여상을 상영할 수 있는 대형스크린 시스켐으로 변화 가능한 점이 가장 큰 특징이다. 액정 유리는 전기가 차단되면 액정분자들이 제멋대로 배열되어져 빛을 차단하고 그 결과 불투명 상태를 띄게 되지만 전기가 공급되면 액정분자들이 일정한 방향성을 띄어 투명유리화가 된다. 최대크기는 2.4 × 0.9m (주문제작 가능)이며, 주로 파티션 (미팅룸, 일반) 회의, 세미나용 스크린으로 활용되며, 협소한 장소에서 효율적인 공간활용이 가능하며 공공장소의 영상 인포메이션, 실내홍보관에 적용할 수 있다.

17) 클링클 글라스( Clincle glass)

빛을 이용하여 실내공간을 밝게 아름답게 연출하는 광천정재료로 많이 사용하고 있으며 크기는 3'× 6', 4'× 6'가 있으며, 색상은 유백색, 초록, 빨강, 청색, 노랑 등이 있다.

18) 에버 사이트(Ever site)

빛을 여과하여 실내를 고르게 분사하여 눈의 피로감을 보호하며 강도가 높아 파손이 안되며 변색, 오염이 되지 않는다. 회의실, 중역실, 전산실, 현관홀, 쇼핑센터, VIP룸, 상업공간, 천정, 광고간판, 등박스, 창문용으로 주로 사용한다.

19) 젖빛 유리

유리의 한면을 경질의 사포로 물갈기 하거나 모래를 압축공기로 뿌리거나 부식액으로 분무한 유리이고 안개가 긴 것 같아서 스모그(smog)유리라고도 한다. 거친 쪽이 시내가 되도록 하고 반투명 또는 불투명의 효과가 있다.

20) 거울

거울은 금, 은, 백금 등을 가열 부착시키거나 착색한 유리이다. 거울에 습기가 잇으면 검게되는 현상은 재생 불가능하므로 뒷면을 습기, 상초부터 보호해야 한다. 그 종류에는 은경, 동경, 흑경 등이 있다. 완전반사로 실내를 연결확장하는 효과가 있으며 장식용으로 사용한다.

21) 곡면 유리(Bending glass)

판유리를 열처리하여 곡면으로 된 유리이다. 유리의 두께 5mm 이상 반지름 300mm 이상이어야 곡면이 가능하다. 건축물의 여러 굽은 곳에 사용되어 더욱 부드럽고 우아하게 구조미를 부여해 준다. 곡유리는 빌딩의 외벽코너, 건축물의 실내 외 천장, 건축물 상이의 연결통로, 건축물의 출입구 등에 사용된다.

22) 폴리보네이트 레진(Polybonate resin, lexan sheet)

유리의 대용품으로 비중 1.2로 유리의 반 정도밖에 안되며 160 ℃ 정도의 온도 변화에도 영향을 받지 않으며 유리의 250배의 강도를 갖는다.

23) U형 유리

U형 단면을 가진 좁고 긴 유리판으로서 이것을 상하 또는 좌우로 연속 설치하면 중간틀 없이 큰 면적의 채광벽, 채광지붕을 만들 수 있다.

24) 내열 유리

내열 유리는 규산분이 많은 유리로서 성분은 석영유리에 가깝다. 열팽창계수가 작고 연화 온도가 높아 내열성이 강하므로 금고실, 난로앞의 가리개, 방화용의 작은 창에 사용된다.