세라믹이란? 세라믹바르게알기2

‘고려청자와 용광로는 왜 세라믹으로 만들까?’

예술성, 내열성, 실용성까지 갖춘 세라믹의 종류와 활용도

*내용은 한국재료연구원이 발간한 ‘세라믹아 놀자’에서 발췌하였습니다.

-전통 세라믹이란?

점토, 고령토, 장석, 규석과 같은 천연연료를 원하는 모양으로 열을 가해 고려청자, 조선백자, 찻잔, 유리 그릇 등을 만들어요. 다양한 생활용품과 건축 소재로 활용되고 있어요.

(장점: 단단함, 내열성, 낮은 열전도율, /단점: 잘 깨짐)

전통 세라믹에 전기적 특성을 부여하여 파인 세라믹을 만들 수 있어요.

-파인 세라믹(세라믹 신소재)이란?

필요한 성분을 정제해 전통 세라믹에 전기적·전자적으로 유용한 특성을 추가했어요. 조성과 제조공정에 따라 열적, 기계적, 전기적, 광학적 성질을 발휘해요.

-활용도에 따른 산업용도별 세라믹 이름

*전자세라믹: 가전제품, 컴퓨터 센서, 각종 전자기기 부품

*엔지니어링 세라믹: 가스터빈, 엔진부품

*바이오세라믹: 치아 또는 뼈 같은 조직 대체

*세라믹 필터: 촉매담체, 광섬유, 환경오염 방지

*기타: 로봇의 지능형 생체 재료

세라믹은 다른 원소에 잘 반응하여 산소, 탄소, 질소와 결합해 산화물, 탄화물, 질화물로 존재해요.

뚝배기와 같이 불에 타지 않는 세라믹도 있어요. 어떻게 찌개가 펄펄 끓는 고온에서도 뚝배기는 불에 타지 않는 걸까요?

‘산화물 세라믹’이기 때문이에요. 이미 산소와 반응하여 더 이상 산소와 반응하지 않기 때문에 ‘타지 않는다’는 뜻이 있어요.

-산화물 세라믹

내화성 및 내열성이 탁월해 제철소의 용광로, 자동차와 선박의 엔진부품, 우주선의 단열재 등 다양한 분야에서 내열재료로 이용되고 있어요.

산소를 포함하지 않은 세라믹은 탄소, 질소, 붕소와 결합해 탄화물, 질화물, 붕화물 세라믹의 형태로 존재하는 비산화물 세라믹이 돼요. 비산화물 세라믹은 산화물 세라믹 보다 많지 않아요.

-비산화물 세라믹

질화규소가 포함된 세라믹은 고온에서 뛰어난 기계적 특성이 있어요. 세계적으로 절삭공구나 가스터빈에 이용하려는 연구가 추진되고 있어요.

장점: 고온에서 강도가 높음, 급격한 온도 변화에도 잘 파열되지 않음. 열전도율이 높거나 전기 전도성을 갖는 경우 다이아몬드 다음으로 단단한 재료가 됨.

세라믹은 결정의 배열 상태에 따라 단결정과 다결정으로도 나눌 수 있어요. 결정은 눈, 보석, 금속, 광물 등과 같이 원자들이 규칙적으로 배열된 고체를 의미해요.

-단결정 세라믹

질화규소가 포함된 세라믹은 고온에서 뛰어난 기계적 특성이 있어요. 세계적으로 절삭공구나 가스터빈에 이용하려는 연구가 추진되고 있어요.

예) 반도체로 사용되는 게르마늄, 실리콘 등

-다결정 세라믹

규칙적인 원자의 배열이 일부만 유지되고 작은 단결정들이 서로 뒤엉켜있는 상태

예)도자기, 시멘트, 유리 등(대부분 세라믹 재료)

-세라믹의 대표 소재 ‘유리’

유리는 산화규소 염기성 산화물, 소다, 마그네슘을 혼합한 후, 용광로에서 1,500℃로 녹여서 만들어요.

기원전 1세기 취관이 발명되면서 유리 생산이 로마 전역에 확산되었고, 15세기 베네치아에서 ‘크리스탈’이라고 알려진 소다 석회 유리가 개발되면서 번창했어요.

오늘날엔 병유리, 안전유리, 내열유리, 비커, 체온계, 광유리까지 다방면에서 사용되고 있어요.

-전통 세라믹부터 다결정 세라믹까지, 용도, 상태에 따라 다양한 이름으로 불리는 세라믹!

생각보다 많은 분야에서 활용되고 있는 것을 확인했는데요. 아는 만큼 보이듯 앞으로 일상 속에서 더 많은 세라믹을 만나볼 수 있겠죠? 기술의 발전과 함께 무궁무진하게 변화할 세라믹의 변천사를 지켜봐 주세요.