스마트폰과 강화유리

스마트폰과 강화유리

스마트폰에서 가장 눈에 띄는 것 중 하나는 바로 디스플레이를 구성하고 있는 유리입니다. 최근 스마트폰은 점점 더 얇아지면서 넓어지고 있는데요, 이 때 중요한 요구사항 중 하나는 디스플레이의 구성요소인 유리입니다. 스마트폰이 얇고 넓어지기 위해서는 디스플레이 또한 얇고 넓어야 합니다. 이 때 디스플레이를 구성하는 요소인 유리 또한 얇고 넓어져야 합니다. 그런데 유리는 얇아질수록, 얇으면서 넓어질수록 깨지거나 흠집이 생기기 쉬워진다는 문제점이 있습니다. 이를 보완하기 위해 일반유리보다 강한 강화유리를 도입하게 되었습니다. 그럼 지금부터 일반적인 유리와 강화유리에 대해 좀 더 구체적으로 알아보겠습니다.

유리란 무엇인가?

일반적으로 융해된 액체를 냉각하면 일정한 온도에서 응고하여 결정이 됩니다. 하지만 어떤 종류의 것은 냉각해도 응고되거나 결정으로 되지 않고, 온도가 낮아짐에 따라 점차 점성이 증가하면서 나중에는 굳은 고형물이 됩니다. 이와 같은 비결정고형물을 일반적으로 유리 상태에 있다고 하며, 특히 무기물로서 이러한 상태가 된 것을 유리라고 합니다. 이러한 유리의 성질은 크게 기계적 성질, 광학적 성질, 전기적 성질로 나누어 살펴볼 수 있습니다.

첫 번째로 기계적 성질 측면에서 살펴보면 유리는 일정 범위의 변형을 받으면 다시 원래 상태로 돌아오는 성질을 갖는 완전 탄성체입니다. 그리고 유리는 당기는 힘인 인장력에는 약하지만 누르는 힘인 압축력에는 매우 강합니다. 이 성질을 바탕으로 유리가 깨지는 현상을 설명할 수 있는데요, 유리에 힘이 가해지면 가해지는 면에는 압축력이, 그 반대쪽 면에는 인장력이 작용합니다. 이 때 반대쪽 면에 가해지는 인장력이 유리가 깨지는데 큰 요인으로 작용하게 되는 것이지요. 위의 그림 1은 어떤 물체가 외력(외부에서 가해진 힘)에 의해 휠 때 힘을 받은 면은 압축, 그 반대쪽 면은 인장하는 모습을 나타낸 것입니다. 기하학적 특성으로 인해 기존의 길이가 초록색 선이라고 하면, 빨간색선의 길이는 초록색 선보다 짧고, 파란색 선의 길이는 초록색 선의 길이보다 길게 됩니다.

두 번째로 유리의 광학적 성질에 대해 알아보겠습니다. 유리는 빛을 선택적으로 투과시키거나 반사시키기도 하고 흡수하기도 합니다. 이 때 빛이 투과할 때 파장에 따라 굴절 정도가 다른데 파장이 짧을수록 굴절이 많이 됩니다.

세 번째로 유리의 전기적 성질을 살펴보면, 일반적인 유리는 전기적 저항이 매우 크지만 나트륨이 많이 포함된 유리는 전기 전도성을 띱니다. 그리고 어떤 부도체에 전압을 걸고 전압을 높이면 어느 순간 불꽃방전 등으로 전류가 흐르게 되고 이것을 유전강도로 표시하는데 유리는 이 유전강도가 매우 높습니다.

강화유리

강화유리는 성형 판유리를 500~600로 가열하고, 압축한 냉각공기에 의해 급랭시켜 유리 표면부를 압축 변형시키고 내부를 인장 변형시켜 강화한 유리입니다. 그 결과 보통 유리에 비해 굽힘강도는 3~5배, 내충격성은 3~8배나 강하고, 내열성도 우수합니다. 그러나 유리 자체가 내부에서 힘의 균형을 유지하고 있기 때문에 한쪽이 조금 절단되어도 전체가 파편으로 파괴되므로 강화처리 전에 용도에 맞는 모양으로 만들어야 합니다.

이러한 강화유리의 파괴 측면에서의 장점을 앞서 유리의 기계적 성질과 연관시켜 추가적인 설명을 하고자 합니다. 강화유리를 만들 때 표면을 급랭시키면 표면에 비해 유리 내부는 더 많은 수축을 하게 되는데, 그 결과 유리내부에는 인장응력, 표면에는 압축력이 생기게 됩니다. 유리의 파괴현상은 인장력에 약한 유리가 외력이 가해지는 면의 반대쪽 유리표면에 작용하는 인장력에 의해 파괴되는데, 강화유리는 이미 자체적으로 표면에 압축력이 존재하기 때문에 외력에 의한 인장력을 자체적으로 상쇄시킬 수 있는 능력이 있어 충격에 더 강합니다.

강화유리는 원래 자동차, 항공 산업 등에서 사용된 유리였지만, 최근에는 얇고 강한 유리를 요구하는 스마트폰에도 적용되고 있습니다. 실제로 스마트폰용의 강화유리 상표도 등장하였고, 최근 전 세계적으로 많이 팔린 아이폰, 갤럭시 시리즈 등은 ‘고릴라 글래스’라는 강화유리를 사용하고 있습니다. 고릴라글래스(Gorilla Glass)는 코닝에서 제조하는 디스플레이용 강화유리의 상표로 2012년 기준으로 고릴라글래스를 장착한 단말기는 10억대가 넘었습니다.

출처: https://techsquare.tistory.com/tag/강화유리 [TECH SQUARE]

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