강화유리는 어떻게 만들어지는건가요?

Question

일반유리보다 강화유리가 더 단단하고 안깨진다고 하는데 강화유리는 어떻게 만드는건가요? 두께가 두꺼워서 안깨지는건가요? 아니면 일반유리에 첨가하는게 다른건가요?

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안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

강화 유리(强化琉璃)는 판유리를 열처리한 후 유리 표면에 공기를 불어 급랭시킨 유리이다. 강도가 크고 깨지더라도 파편이 피부를 다치게 하지 않기 때문에 자동차 창문 따위에 널리쓰인다.

연마판유리에 공기를 뿜어 주면 유리의 표면은 공기에 의해 급랭되어 표면 가까운 부분에서는 압축응력, 내부에는 인장응력을 지닌 유리가 만들어지는데 이를 강화유리라 한다. 유리는 본래 열에 의해 팽창·수축하는 성질을 가졌으므로 이와 같은 상태로 만들 수 있는 것인데, 이렇게 가공한 유리는 일반적인 냉각법으로 표면이 균일하게 식지 않으므로 깨어지고 만다. 이를 방지하려면 균일하게 식히는 독특한 기술이 필요하다. 또 균일하게 식히더라도 유리의 성질 자체에 부분적으로 차이가 있으면 역시 깨진다. 강화유리는 강도가 대단히 높아 보통 유리의 약 5∼10배나 된다. 그러나 표면을 균일하게 냉각시키려면 모양이 단순한 것이어야 하므로 현단계로는 빌딩의 커다란 유리창, 자동차의 앞유리 등에 쓰일 뿐이다. 강화유리는 표면에 압축능력을 균일하게 지니고 있음으로써 강한 것이며 만약 표면에 상처가 생겨 이 힘의 균형이 깨어지면 잘게 부서지고 만다. 이 때문에 유리칼로 자를 수가 없으며, 억지로 자르려 하면 역시 잘게 부서지고 만다. 그러나 보통의 유리처럼 파편에 의해 사람이 다치는 일은 대단히 드물다. 이보다 더욱 강한 유리로는 미국에서 개발된 이온교환강화유리가 있다. 이것은 유리 표면의 나트륨을 이온반경이 큰 칼륨으로 치환함으로써, 유리 표면에 압축응력을 부가한 것으로, 고층 빌딩 위에서 떨어뜨려도 깨지지 않을 정도로 강하다.