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INB 한국어 포럼
(산업 및 기본 과학자)에 오신 것을 환영합니다 여기에 산업 시대는 원시 생물 정신 과학자와이 네트워크 공간을 통해 당신과 내가 둘 다 미친 실험실에 온, 투지로 가득하다. 홈 INBforum.com, 영구 이름 :twtmo.forumotion.com
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1 [연재] 유리의 성에서, 아줌마들의 끝없는 ‘유리 수다’ on Tue Apr 19, 2011 3:48 pm

Admin


Admin
BY [You must be registered and logged in to see this link.] l 2011.04.04



아줌마들의 과학 수다 (30)



차가운 비바람과 소음을 막아주며 따뜻한 햇빛과 멋진 풍경을 즐기게 해주는 유리는 누구에게나 낭만과 환상을 갖게 하기에 충분하다. 우리 주위에 흔한 게 유리이고 손만 뻗으면 가까이 잡을 수 있는 그런 유리, 너에 대해 조심스레 이야기하고 싶다. 깨지기 쉽고 약하기만 한 줄 알았는데 이미 튼튼해져서 제 몫을 충분히 하고 있는 것 같구나. /수다꾼: 박문영, 신지원, 이인숙, 최동수 (정리: 최동수)



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"챙~" 청명한 소리를 전해주는 유리잔. 한겨레 자료사진/ 곽윤섭 기자







주방 식탁에 앉아서






동수 : 엘리베이터에서 어떤 꼬마아이가 엄마에게 “엄마, 신데렐라는 유리구두를 신고 유리의 성에 살아요?” 하더라구요. 웃으면서 집으로 들어와 집안을 살펴보니 곳곳에 유리가 있더라고요. 그러면 우리는 이미 유리의 성에 사는 공주인가? 공주님들! 유리의 성에 사는 기분 어떠세요?



문영 : 공예품에 가까운 영롱하고 맑은 유리 물품들을 보고 있으면 그 아름다움에 황홀한 기분이 들어요. 하지만 깨지기 쉽고, 연약하니 사용할 때 조심해야 한다는 강박관념 때문에 불편하죠. 결국 몇 번 사용하다가 편하게(?) 장식장에 모셔두지요. ‘유리의 성’이라는 소설이나 영화 제목들도 그런 의미를 담아 지어지지 않았을까요? 가끔 사은품으로 받은 투명하고 깨끗한 유리컵은 편안한 마음으로 사용하기도 하지만 잠깐의 방심으로 여지없이 산산조각 나버리고 손을 베이기도 해요. 유리가 투명한 이유는 빛을 거의 반사하거나 흡수하지 않고 고스란히 통과시키기 때문이에요. 유리가 결정이 없는 비정질 물질이기 때문이죠.



인숙 : 그렇죠, 유리그릇을 다루는 것은 여간 조심스런 일이 아니에요. 그런데 알고 보니 흔히 쓰는 유리컵보다 더 얇으면서도 떨어뜨려도 쉽게 깨지지 않는 유리그릇들이 많이 있더라고요. 규칙적이지 않은 구조를 가진 비정질인 유리 안에 나트륨과 같은 다른 원자들을 끼워넣어 외부 충격에 잘 견디게 만든 실리카 유리도 있고, 그보다 더 단단한 강화유리도 있고요. 그래서 구입하기에 앞서 제품의 설명서를 자세히 들여다봤는데 어떤 차이가 있는지 어떤 성분인지 알 수 없더라고요. 두께나 크기에 따라 가격이 좀 다르구나 하는 구별은 하겠는데 전자레인지나, 직접 불에 올리는 차 주전자로 쓸 때에는 어떤 위험이 따르는지 알 수 없어 좀 불안했어요.



[You must be registered and logged in to see this image.]동수 : 유리 표면의 작은 이온을 큰 이온으로 치환하거나 압축 응력을 주어 강화유리의 강도를 높이는 방법도 있어요. 팔라듐처럼 금속을 넣어 만든 금속유리들도 있고요. 문제는 부엌에서 흔히 사용하는 유리그릇들이 강화유리이지 내열유리가 아닌 경우가 많다는 거예요. 그래서 냉장고에서 갑자기 꺼내어 전자레인지에 넣고는 갑자기 온도를 높이면 깨져버릴 수 있다는 것이죠. 요즘에는 냉장고 문에도 강화유리를 붙였더라구요. 자동차 유리보다도 강하다는 광고를 본 기억이 나요. 아이가 뛰어놀다가 부딪쳐도 냉장고가 부서지지 않게 하려는 배려인지? 반짝반짝 광택으로 고급스러워 보이지만 어떤 실용성이 있는지도 모르겠고 제품의 가격만 비싸지는 것은 아닌지 걱정돼요.

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강화유리로 만든 탁자 제품들.


지원 : 붕규산유리인 파이렉스 냄비나 주전자는 내열충격성이 강하다고 해요. 그래도 예전에 냉장고에서 꺼내 바로 불 위에 얹어 금이 ‘좌악~’생긴 적이 있어요. 광고를 보면 최근에 나온 유리 그릇이 더욱 보강된 내열강화 유리라고 하긴 하는데 소비자 입장에서는 무조건 믿음이 생기지는 않네요. 아무튼 모처럼 럭셔리하고 낭만적인 식탁을 차리고 싶을 땐 유리잔이 적격이죠. 영롱하게 빛을 내는 크리스탈 잔을 ‘챙~’하고 맑은 소리로 부딪치면 정말 낭만적이잖아요. 그 영롱한 빛과 맑은 소리를 내기 위해 유리의 원료인 실리카에 납을 첨가했다는 사실을 알고 있다고 해도요. 언젠가 텔레비전에서 납이 첨가되어 있는 유리잔에 와인이나 과일주스를 담아 두면 납 성분이 녹아내린다는 내용을 봤어요. 그 음료를 계속 마시면 체내에 쌓여 납 중독을 일으킬 수도 있다고 하더라구요. 과장된 측면도 있겠다 싶지만 유리잔 포장지는 이미 버렸고 유리 제품 성분 표시는 볼 기회도 없어 영 불안해요.



동수 : 납이 첨가되면서 굴절률이 높은 유리를 얻게 되었잖아요. 고굴절률 유리 덕분에 고도근시인 사람들이 더 얇은 안경을 쓸 수 있게 되었고요. 납은 규제물질로 분류되어 사용이 금지되었다고 들었는데 현재도 납이 첨가된 유리가 만들어지는지 궁금하네요. 그러고 보니 식탁 위에도 강화유리가 있네요. 식탁 유리는 자동차의 옆유리와 같은 종류예요. 앞유리는 흠집이 잘 나는데 옆유리는 덜 나잖아요. 그 이유가 앞유리는 사고났을 때 운전자의 충격을 줄이기 위해 얇은 유리 두장을 겹쳐서 그 안에 합성수지를 붙였기 때문이라는군요.



문영 : 유리는 이산화규소가 70% 정도로 기본 재료이고, 산화나트륨과 산화칼슘이 들어 있어요. 이밖에 다른 물질이 5% 정도 차지하는데 이 5%가 무엇이냐에 따라 다양한 유리를 만들 수 있어요. 철을 첨가해 자외선 차단율을 높일 수도 있고, 은이나 철, 백금 등을 넣어 다양한 유리 색도 만들 수 있어요. 염화은을 넣어 만든 포토크로믹 유리는 흐린 날이나 실내에서 투명하지만 맑은 날은 어두운 색으로 변해요. 친구의 안경이 햇빛 속에서 어두운 색으로 변하며 선글라스가 되는 걸 보고 무지 신기해했던 기억이 나네요.

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내열유리로 만든 주방용 보관용기.









아이들의 방에서





동수 : 유리는 새로운 원소들이 첨가되면서 성질이 워낙 많이 변하게 되니까 유리라는 이름 하나로 묶어 같은 부류로 취급하기엔 너무나 다양하네요.



[You must be registered and logged in to see this image.]문영 : 이렇게 아이가 먹다 버려둔 과자 봉지나 김 봉지 안에도 유리가 들어 있다는 거 아세요? 실리카겔(silica gel)은 1그램당 300~400제곱미터 이상의 표면적이 될 만큼 수분이나 기체를 잘 흡수해서 흡습제로 많이 써요. 무색인 실리카겔은 물을 흡수하면 청색으로 변하는데 다시 열을 주어 수분을 제거해주면 예전의 무색으로 돌아가요. 이 실리카겔은 물유리를 황산이나 염산으로 중화한 뒤에 겔화된 것에서 염분을 씻어내고 건조해 만들어요. 그러니까, 유리의 주원료인 실리카의 겔 상태라서 실리카겔이라고 부르는 거였더라고요.



인숙 : 물유리의 화학명은 규산나트륨이에요. 유리를 만드는 주재료인 이산화규소에 나트륨을 섞고 저압의 증기에서 녹이면 규산나트륨염이 만들어지는데, 이 염이 물에 잘 녹는 성질을 갖고 있어 물유리라 불리는 거지요. 재료가 이산화규소여서 유리라는 명칭이 붙었지만 상온에서 금방 물에 녹는다는 것이 우리가 사용하는 유리와는 다른 느낌이에요.



지원 : 물유리가 쓰이는 곳은 너무나 많더군요. 강한 흡착력이 있어 섬유 산업이나 내장재의 염료를 착상하는 고착제로도 쓰이고 벽지나 다양한 재료의 접착제로도 쓰이고요. 시멘트에 물유리를 섞으면 시멘트가 빨리 굳고 수분에 강한 콘크리트를 만들 수도 있어 산업현장에서도 유용하게 쓰이더군요.



인숙 : 흡착력을 말하니까 생각나는 유리가 또 있네요. 오소브라고 멕시코만 원유 유출 처리과정에서 사용된 오염물질 제거제예요. 원래 부피의 8배까지 늘어나고, 물에서 오염물질을 분리 흡수하면서, 유해성분도 배출하지 않고, 재활용도 할 수 있다고 해요. 폭발물감지 광학물질을 개발하다가 우연히 발견되었는데, 실리콘과 벤젠 중합체로 만든 유리를 나노크기로 갈아 만든 나노물질이라고 해요.



문영 : 현미경과 망원경 렌즈도 유리잖아요. 평면유리가 아니라 곡률을 준 유리로 사물을 크게 또는 작게 볼 수 있게 해주고, 빛을 한 곳으로 모으는 광학유리요. 그런데 유리 표면을 구면으로 연마하지 않고 비구면으로 하는 광학유리가 나오더니 이제는 유리 내부의 위치에 따라 굴절률을 변화시켜 렌즈 같은 기능을 하도록 만든 유리 봉도 있더라고요. 광섬유나 복사기, 팩시밀리에도 사용되는 새로운 유리에요.



인숙 : 지금까지 나노물질은 크기가 너무 작아 전자현미경으로만 관찰 수 있다고 알고 있었는데, 나노물질을 볼 수 있는 광학현미경이 개발되었다고 해요. 일반 광학렌즈는 물체가 빛 파장의 절반보다 작으면 초점을 맞출 수 없어 물체를 관찰할 수 없었는데, 새로 개발된 광학현미경은 2~9 마이크로미터의 미세한 유리구슬을 이용해 산란하는 빛을 모았다가 현미경을 통과시키는 방법으로 빛 파장의 절반보다 작은 크기인 나노물질도 관찰할 수 있게 된 거래요.



지원 : 그렇다면 10~500나노미터 정도 크기의 바이러스를 전자현미경 같은 간접 방식이 아니라 광학현미경을 통해 직접 볼 수 있다는 거네요? 서양의 마법사에게는 유리구슬이 미래를 보여주는 도구였는데 현실에서는 맨눈으로는 볼 수 없는 나노 세계를 보여주는 도구가 되는군요.



문영 : 스마트 폰 게임에 빨강, 파랑, 다양한 색의 유리로 탑을 쌓는 게임도 있더라고요. 와장창 깨질 때 스트레스가 풀려 꽤 인기 있는 게임이에요. 현실에서는 유리가 깨질까봐 조심조심 새가슴이 되는데 가상공간에서는 재미의 수단이 되고, 이래저래 유리가 유용하게 쓰이네요.



동수 : 아이가 <해리포터> 영화를 보고나서 투명 망토를 사달라고 하는 거예요. 그래서 속이 보이는 비옷을 사줬더니 무식한 엄마 취급을 당했지 뭐예요. 투명하면 유리처럼 속이 보이는 것만 생각했는데, 속을 감추고 싶은 투명함이 필요한 것이었나봐요.

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"10층의 높이 45m 건물의 외벽이 온통 유리여서 '유리달걀'로 불리는 영국의 런던 시청사는 현대의 유리 건축물의 대표가 아닐까 해요." 사진/ Wikimedia Commons







거실 쇼파에 앉아





지원 : 맞아요. 사람들이 정말 원하는 것은 밖에서는 안이 보이지 않고 안에서는 밖을 볼 수 있는 유리창이죠. 남에게는 나를 보여주지 않아도 되고 나는 남을 볼 수 있는 그런 투명함(?)을 원하는 것이겠죠. 몰래 카메라를 소재로 한 텔레비전 프로그램이 인기가 있었던 것도 그 때문일 것이고요. <할로우 맨> 같은 영화에서도 나오는 투명 인간은 불가능하다고 해도 해리포터에서 나오는 투명 망토는 나도 가지고 싶어요.



[You must be registered and logged in to see this image.]인숙 : 투명 망토가 가능한 시대가 올지도 몰라요. 보통 유리의 굴절률은 약 1.5인데 굴절률이 38.6인 고굴절 물질이 개발되었다고 해요. 이 말은 빛의 속도가 이 물질 안에서는 38배 느려진다는 뜻이래요. 그렇다면 빛이 고굴절 물질을 통과하는 속도가 매우 느려진다면, 그 고굴절 물질 뒤에 있는 물체는 느려진 속도만큼 보이지 않는 상태가 지속되는 거 아닌가요? 만약 그렇게만 된다면 빛으로부터 물체를 감출 수 있는 마술 같은 일이 벌어지는 거지요. 마술사 누구처럼 빛의 반사를 이용해 순식간에 건물도, 비행기도 옮기는 눈의 착시를 이용한 마술이 아니라 실제로 물체가 바로 앞에 있어도 빛이 고굴절 유리를 통과하는 중이어서 눈으로 볼 수 없게 되는 거지요. 말도 안 되는 소린가요??



지원 : 바깥에서 비바람이 불고 추위가 닥쳐도 나를 보호해 주고, 그저 나는 안락하게 내부에 앉아 ‘강 건너 불구경’이 아니라 ‘유리 너머 바깥구경’을 하는 것이 유리의 가장 큰 매력이겠지요. 유리의 미래를 꿈꾼다면, 자외선 때문에 밖에 나가면 선글라스가 되고 실내에 들어오면 투명해지는 조광렌즈 안경처럼, 거실 창문도 광학유리에 염화은 같은 감광물질을 넣어 밖에 자외선이 많아지면 저절로 불투명해지는 유리로 만들었으면 좋겠어요. 창을 페어 글라스로 만들면서 유리 사이는 진공으로 해서 보온 효과도 방음 효과도 높였으면 좋겠구요. 이런 것들이 상당 부분 실현되어 있어 머지않아 비용 문제를 해결하고 실용화 될 수 있을 거예요.



동수 : 에어버스사에서 2050년에 투명 비행기를 만들 거라는 기사를 자세히 봤더니, 화장실에 사람이 들어가서 문을 잠그면 전기가 통하여 불투명해지고 그렇지 않으면 투명해지는 가변 유리문과 같은 원리더라구요. 항상 속이 비치는 비행기가 아니라 필요할 때 버튼 하나로 투명해지는 비행기인 거죠. 창문을 아예 없애서 오히려 비행기의 안전성과 내구성, 비행기 설계도 더 좋아질 수 있다고 하네요. 바깥 풍경을 보기위해 굳이 창문 쪽 좌석을 예약할 필요가 없겠어요. 하늘에 떠있는 느낌 때문인지 남산타워처럼 풍경이 한 눈에 보이는 높은 유리 건물은 필수 데이트 코스였잖아요. 투명 비행기가 나오면 유리 건물의 인기는 사라질까요?.

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유리창으로 외벽을 꾸민 고층 건물에서 유리창 닦기. 한겨레 자료사진


문영 : 1877년 클로드 모네가 그린 ‘생 라자르 역, 도착한 기차’ 라는 그림을 보면 유리로 된 건축물이 매력적인 것은 오래 전부터인 것 같아요. 생 라자르 기차역은 지붕이 철과 유리로 되어 있는 건축물인데, 지붕의 유리로 햇살이 가득 들어왔고 기차가 내뿜는 연기로 꽉 차 있는 기차역 그림이예요. 생 라자르 역의 지붕은 당시 과학기술의 탁월한 업적이었다고해요. 예술과 과학기술의 조화이지요.



[You must be registered and logged in to see this image.]지원 : 독일의 폭스바겐 투명 유리 공장과, 10층의 높이 45m 건물의 외벽이 온통 유리여서 ‘유리달걀’로 불리는 영국의 런던 시청사는 현대의 유리 건축물의 대표가 아닐까 해요. 친환경적 이미지와 고급스런 이미지와 투명함에 어울리는 건축물의 재료로 유리가 선택된 것이죠. 앞으로 건축 재료로서의 유리의 진화가 정말 지켜볼 만할 거란 생각을 했어요.



인숙 : 염료감응형 태양전지도 유리와 유리 사이에 칠한 특수한 염료가 마치 식물이 광합성을 하듯이 태양빛을 전기로 전환시키는 기술인데, 실리콘 대신 유리와 같은 값싼 기판 위에 부착하는 박막 형태의 태양전지까지 나왔다고 하니, 유리로 된 건물의 외벽에 부착하면 태양광 패널을 장착할 필요 없이 태양에너지를 이용할 수 있게 되겠지요.



동수 : 요즘은 골절된 다리에 사용하는 깁스 속에도 유리섬유가 들어가고, 녹내장 환자에게 유리로 된 센서를 장착하여 안압을 검사하고, 곡면으로 된 강화유리로 휴대폰이 새로워진다는데… 잘 깨져서 사용할 곳이 그리 많을 것 같지 않은 유리가 다양하게 발달해서 우리 생활 곳곳 안 쓰이는 곳이 없네요. 이래서야 ‘아줌마들의 유리 수다’가 끝도 안 나겠어요. 유리처럼 연약하고 아름다운 여자이지만 강화유리처럼 강한 엄마들! 얇은 박막유리 사이에 유리섬유가 직물처럼 짜여져 지진이나 폭발에도 깨지지 않는 유리창으로 들어오는 따뜻한 햇볕을 받으며, 전면 유리와 후면 유리로 구성된 낡은 브라운관 텔레비전이나 보면서, 내열 유리잔에 따뜻한 차 한잔씩 하는건 어때요?]

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