[지식의 창] 너의 정체가 뭐니, 실온에서는 아주 천천히 흐르고 있는 ‘유리’

시선뉴스=허정윤 PDㅣ

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일상생활에서 한 번도 접하지 않고 지내기는 힘들 정도인 ‘이것’. 건물에 사용되기도 하고 우리가 사용하는 물건, 제품 등에 꼭 사용됩니다. 특유의 투광성, 다양하고 임의로운 색채의 발현성 등의 특성을 가지고 있어 옛날부터 제조되어 왔고 귀중하게 다뤄져 왔습니다. 단단하지만 유연성은 거의 없어 쉽게 깨지는 특성을 가지고 있는, 오늘은 ‘유리’에 대해 알아봅니다.

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유리는 정말 일상생활에서 흔히 접할 수 있습니다. 건물의 창이나 안경의 렌즈, 음료를 담는 병 등 수많은 유리와 우리는 마주하고 있습니다. 유리는 주조, 압연, 용접 등을 통해 자유자재로 형태를 변형시킬 수 있으며, 기본 성분에 다른 화학물질을 첨가해 색상이나 성질을 바꿀 수도 있는데요. 그렇다면 유리는 어떤 성질을 가지고 있을까요?

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일반적으로 사용되는 유리 용기는 ‘소다-석회 유리’라고 불리는 특정한 유형을 사용해 만듭니다. 약 75% 이산화 규소(SiO2), 산화나트륨(Na2O), 산화칼슘(CaO) 및 소량의 다른 첨가물을 넣어서 제조합니다. 색을 넣은 유리를 색유리라고도 하는데, 청색은 코발트, 녹색은 크롬, 갈색은 산화철이나 산화망간 등으로 만듭니다.

유리는 보통 배합-용융-성형-서냉 순서로 만들어지는데요. 첫 번째 ‘배합’에서는 원료를 배합하며 이때 폐유리를 같이 넣으면 더 좋은 유리가 나옵니다. 이후 이것을 녹이는 ‘용융’이 이루어지며, 그다음은 모양을 만드는 ‘성형’으로 넘어갑니다. 이후 바로 녹이면 깨져버리기 때문에 다시 온도를 연화온도까지 높였다가 냉각시키는 ‘서냉’ 과정을 거치면 끝이 납니다.

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물질에는 세 가지 상태 고체, 액체, 기체가 있는데 유리가 고체인가 액체인가 하는 물음은 광학재료를 전공하는 수많은 사람들 사이에서도 갑론을박이 벌어지는 이야기입니다. 실제로 유리를 확대해 분자들의 상태를 살펴보면 그 구조가 고체보다는 액체에 가까운데, 실온에서 아주 천천히 흐르고 있으며 점도가 매우 높은 탓에 흐르는 속도가 너무 느려 짧은 시간 동안에는 관찰하기 어려운 것뿐이기 때문입니다.

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고체인지 액체인지 명확한 결론을 내리기는 어렵지만 수많은 서적에서는 ‘비결정성(무정형) 고체’로 정의하고 있습니다. 우리 눈에는 딱딱하고 손에 잡히는 고체로 보이는 것은 유리가 끈적이는 점성이 다른 액체들보다 훨씬 더 높기 때문입니다. 이러한 성질을 이용하여 높은 온도에서 유리를 녹여가면서 도구를 이용해 모양을 만드는 것이 유리 공예입니다.

 많은 곳에 유리가 사용되며 특히 유리섬유는 유리의 경도와 강도를 살리는 동시에 충격에 취약한 약점을 보완하는 훌륭한 구조 재료입니다. 유리를 섬유처럼 가늘고 길게 뽑은 후 각종 폴리머 재료에 삽입함으로써 폴리머 재료의 내충격성과 유리의 강성을 동시에 확보할 수 있는 것인데요. 게다가 유리섬유는 석면과는 달리 기본적으로 인체에도 무해하니 아주 우수한 재료로 꼽힙니다.

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유리는 깨지기 쉽기 때문에 위험하며 깨진 유리는 날카로워 매우 조심해야 합니다. 또한 깨진 유리는 절대 재활용품에 버리지 말고 불연성(타지 않는) 쓰레기나 매립용 건축폐기물로 처리해야 합니다. 그리고 양이 많을 경우 분리수거를 하는 사람이 다칠 위험이 있으니 마대 바깥쪽에 깨진 유리가 들어있다고 표기하는 것을 기억해야겠습니다.