강화유리 원리 | 유리 과학 | Corning

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유리 과학: 강화 유리

유리 과학: 강화 유리

강화 유리 원리

강화 유리 원리

이온 공정을 통한 강화 유리 원리

Corning® Gorilla® Glass는 소비자가전의 강도와 내구성을 재정의 했습니다. 50억대 이상의 모바일 기기에 탑재된 커버글라스 덕분에, 오늘날 소비자들은 보다 얇고, 세련되면서도 일상생활에서 발생하는 스크래치와 충격에 잘 견디는 모바일 기기를 경험할 수 있게 되었습니다. 또한, 코닝은 Gorilla Glass의 손상 저항성을 더욱 개선시켜 자동차 및 엘리베이터 등 다양한 어플리케이션에 접목시키고 있습니다. 

Gorilla Glass는 코닝의 이온강화 공정을 통해 우수한 손상 저항성을 얻게 됩니다. 그렇다면, 여기엔 어떤 원리가 숨어있는지 알아보도록 할까요? 

우선, 왜 유리에 금이 가거나 깨지는지 이해하는 것이 중요합니다. 유리는 표면에 흠집이 생겨 깨집니다. 이러한 흠집은 유리 표면에 인장 응력이 있으면 점점 더 커지게 됩니다. 강화유리를 만드는 이온 공정은 본질적으로 유리 표면을 압축 상태로 만들어 손상 상황에서 발생하는 인장 응력을 견딜 수 있도록 하는 것입니다. 

강화 유리 공정에서 코닝은 우선 독자 기술인 퓨전 공법을 통해 무결점 유리를 생산합니다. 퓨전 공법으로 생산된 유리를 용융소금 용액에 담그면 유리에서 이온교환 화학 반응이 일어나 원래 유리에 있던 부피가 작은 나트륨 이온이 빠져나가고, 그 빈자리를 부피가 큰 칼륨 이온이 대신 채우는 방식입니다. 크기가 큰 칼륨 이온은 압축응력층을 만들어 강화 유리 표면을 형성합니다.

조나단 페잔스키(Jonathan D. Pesansky) Gorilla Glass 기술 이사는 “화학적으로 강화해 만들어낸 우수한 내구성의 유리는 터치스크린, 모바일 기기 등 사용 빈도가 높은 전자기기에 이상적인 커버 글라스 솔루션이다"고 설명한다.  

조나단 페잔스키는 “이 개념을 다른 시나리오로 시각화 해보면 보다 쉽게 이해할 수 있다. 15개의 당구공이 당구 삼각틀을 꽉 채우지만 그 안에서 당구공이 구를 만한 충분한 공간이 있다. 이 당구공들을 조금 더 큰 테니스 공으로 바꾸면, 테니스 공이 구르기에는 삼각틀이 너무 좁다. (압축의 효과 설명) 테니스 공으로 인해 삼각틀안에 압축이 발생한 것이다."  

코닝의 독자적인 유리 조성과 공정이 결합되어 작은 흠집이나 스크래치 발생 후에도 유리의 강도가 유지되어 이러한 결함이 크게 전파되는 것을 막음으로써 유리 파손이 잘 일어나지 않게 되는 것입니다. 이온공정을 통해 내구성이 강화된 표면은 거친 아스팔트, 주차장 등에서의 떨어뜨림 등의 일상적인 손상으로부터 기기를 보호합니다. 

코닝의 유리 과학자들은 지속적으로 스트레스 실험을 실시하고 유리 조성과 이온 공정과 같은 화학 강화 공정을 개선하고 있다. 연구진의 소재 과학과 유리의 손상 역학에 대한 깊은 이해 덕분에 미래에 유리 내구성은 한층 더 강화될 전망입니다.