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실리카유리와 물

전문가 제언: ○ 물과 유리의 상호작용은 유리의 화학적 내구성과 강도에 영향을 미친다. 일반적으로 용융법으로 제조한 유리는 제조시의 분위기나 원료중의 수분이 들어가게 되며 실리카를 기본으로 하는 유리는 대략 0.1wt% 이하의 수분을 함유한다. 이렇게 유리에 들어간 수분은 유리의 물리적, 화학적성질인 점도, 광 투과, 굴절률, 전기전도도, 강도 등에 큰 영향을 미친다.

○ 실리카유리는 광섬유, 포토마스크 기판, 광투과 고온용 창 등에 이용되는 유리이다. 유리 중에서 여러 물성이 우수하며 그 중에서도 열팽창 계수가 작다는 것이다. 종래의 제조방법은 순도가 높은 수정이나 석영을 높은 온도에서(2200～2300℃)용융하여 제조하였으나 최근에는 화학기상증착법 및 졸-겔법 등으로 낮은 온도에서 제조가 가능하게 되었다.

○ 실리카유리 중의 수분은 OH기로 존재하며 그간은 주로 불순물로 표현해왔다. 대표적인 예가 통신용 광섬유로서 초기에 수분(수산기)으로 인한 전송손실로 어려움이 있었다. 그러고 최근에는 유리표면을 수식하는 물질을 도포하는 경우 이 OH기가 화학결합에 중요한 역할을 하여 이에 대한 연구가 많이 되고 있다. 예로 다공성 실리카유리 등의 코팅에 있어서 OH기의 중요성이 발표되었다.

○ 이러한 수분은 실리카유리 제조방법이나 사용 환경, 농도, 존재형태에 따라서 변하게 된다. OH기 성분검출은 흡광법 등 기기분석과 습식분석으로 ppm 수준까지 가능하게 되었다.

○ 국내 실리카유리는 반도체산업, 광섬유 등에 사용량이 무척 많아 상상을 초월한다. 그러나 거의 전량을 미국, 일본 등에서 수입하고 있고 국내에서는 가공만하고 있다. 따라서 유리학계에서 이와 관련한 연구가 되지 못하고 있어 문헌발표가 거의 없다. 최근에 많은 제품에서 박막을 이용하는 것이 증가하고 있어 국내에서도 나노 코팅이나 바이오 재료에 관심이 있는 과학자들의 연구가 요망된다.

저자: Koichi Awazu
자료유형: 학술정보