유리를 강화하는 방법은 무엇이며, 휴대폰 화면에 적용되는 강화법은 무엇입니까?

Question

일반 유리는 바닥에 떨어뜨리면 바로 깨지는데, 휴대폰은 떨어져도 잘 안깨지더라구요. 이것이 강화유리를 사용해서 그렇다고 하는데요. 유리를 강화하는 방법은 무엇이며, 휴대폰 화면에 적용되는 강화법은 무엇입니까?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

유리를 강화하는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 열처리 강화(thermal tempering)이고, 두 번째는 화학적 강화(chemical strengthening)입니다.

열처리 강화는 유리를 일정한 온도로 가열한 후 빠르게 냉각하여 유리 내부의 인장응력을 증가시키는 방법입니다. 이 방법으로 강화된 유리는 충격이나 압력에도 깨지기 어렵고, 깨지더라도 작은 조각으로 분쇄되어 부상 위험을 줄일 수 있습니다.

화학적 강화는 유리 표면에 화학적 처리를 통해 이온 교환을 일으켜 표면을 강화하는 방법입니다. 이 방법으로 강화된 유리는 열처리 강화보다 더욱 얇고 가벼우며, 높은 굴곡 강도와 탄성을 가집니다.

휴대폰 화면에 적용되는 강화 방법은 대부분 화학적 강화입니다. 일반적으로 알루미늄 또는 규산칼륨을 함유한 액체에 휴대폰 화면을 담그고 이온 교환을 통해 표면을 강화합니다. 이 방법으로 강화된 휴대폰 화면은 휴대폰을 떨어뜨려도 깨지지 않거나, 가벼운 충격에도 깨지기 어려워 부상 위험을 줄일 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 일반 유리는 바닥에 떨어뜨리면 쉽게 깨질 수 있지만, 휴대폰 화면에 사용되는 강화유리는 더욱 견고하게 만들어져서 비교적 잘 깨지지 않습니다.

강화유리는 일반 유리보다 더욱 강한 내구성과 내마모성을 갖도록 만들어진 유리입니다. 이를 위해 강화유리는 일반 유리와는 다른 제조 공정을 거칩니다.

먼저, 일반 유리는 높은 온도에서 녹여서 모양을 만들고, 그 이후 빠르게 냉각하여 만듭니다. 이 과정에서 유리의 내부에 생긴 잔류응력 때문에 유리가 더 취약해지는데, 이런 문제를 해결하기 위해 강화유리는 냉각하는 방법이 다릅니다.

강화유리 제조 과정에서는 일반 유리와 마찬가지로 높은 온도에서 유리를 녹이지만, 이후 유리를 냉각하는 과정에서 일반 유리보다 더욱 빠르게 냉각하면서, 일반 유리보다 더욱 높은 압축 응력을 가하게 됩니다. 이 과정에서 유리는 강화되어 내구성과 내마모성이 더욱 향상됩니다.

휴대폰 화면에 사용되는 강화유리는 일반적으로 알루미늄 실리콘 (Aluminosilicate) 유리 또는 인조 사파이어 (Artificial Sapphire) 유리 등이 사용됩니다. 이들 강화유리는 일반 유리보다 더욱 내구성이 강화된 강화유리로서, 휴대폰 화면과 같이 취약한 부분에 적용되어 깨짐에 대한 내구성이 향상됩니다.