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유리 파손의 비밀을 밝혀라!

  • 작성자최고관리자
  • 작성일2014-03-19 23:04
  • 분류지식을 나누다
  • 조회수7150

유리 파손의 비밀을 밝혀라!

탐정물의 대표소설, 셜록홈즈의 집필자는 알려진 것처럼 소설가이자 외과의사였던 코넌도일이다. 그는 셜록홈즈를 통해 과학적 지식이 추리에 어떻게 활용되는지 보여주었다. 그저 직감적으로 추리해내는 것이 아니라 과학적 사실로 범죄를 재구성해낸다. 앞뒤가 딱딱 맞아 떨어지는 설명을 듣고 나면 속이 후련해지는 것 같은 기분이 든다. 지금도 현대판 셜록홈즈, 과학수사대는 범인의 흔적을 찾아 현장을 헤매고 있다. 그 현장에 측정표준은 어김없이 함께 한다. 완전범죄도 예리하게 잡아내는 첨단 과학수사, 그리고 측정표준.

 

어느날 갑자기 강화유리가 깨졌다, 범인은 누구?
와장창, 순식간에 쏟아져 내리는 강화유리. 너무 순식간에 일어난 일이라 당황스럽다. 지나던 누군가 비비총을 쐈다, 혹은 지나던 차량에 튄 돌멩이가 유리로 날아들었다, 주변에 아무 것도 없었는데 갑자기 깨졌다… 수많은 추측과 확실하지 않은 증언들이 쏟아져 나올 것이다. 이럴 때 필요한 것이 감식, 감정을 통해 나오는 과학수사다. 경찰청에서 현장감식요원이 나왔다. 파손된 유리 조각들을 가만히 살펴보더니 빙그레 웃는다. 그가 알게 된 유리 파손의 비밀은과연 무엇일까?

 

의도적 파손이냐, 자연파괴 현상이냐
외부의 힘에 의한 파손인지 자연파괴 현상인지 알아보는 것은 의외로 쉽다. 외력에 의해 유리가 파손되었을 경우에는 맞은 부위에 구멍이 뚫리기 때문이다. 쇠구슬이나 새총에 맞았다면 꼭 그만한 구멍이 생기고 유리에 방사형으로 금이 간다. 이때 보이는 구멍과 금은 가해진 힘의 크기, 형태, 속도, 각도에 따라 달라진다. 이런 방사형 금이나 천공이 없다면 그것은 자연파괴 현상이라 봐도 무난하다. 유리는 생각 외로 자연파괴가 잘 되는 물질이기도 하다. 이것을 잘 이해하자면 유리가 어떻게 만들어 지는지를 먼저 알아야 한다.

 

깨지기 쉬운 유리의 성질
유리는 규사, 탄산나트륨, 탄산칼슘 등을 고온으로 녹인 뒤 냉각하면 생기는 투명한 물체이다. 일반적으로 융해된 액체를 냉각하면 일정 온도에서 응고하여 결정이 되지만 어떤 종류는 냉각해도 응고되지 않고 점차 점성이 증가, 굳은 고형물이 되는데 이와 같은 상태를 비결정 고형물이라 한다. 유리는 바로 이런 상태다. 겉보기는 고체지만 고체 특유의 결정 구조를 가지지 않는 불규칙한 망목상으로 연결되어 있는 것이다.

 

강화유리는 일반유리에 비해 자연파손율이 높아
특히 요즘 많이 보급된 강화유리는 규석을 녹여 만든 일반 유리에 다시 7백도 열을 가해 만든 것으로 더욱 자연적으로 깨지기 쉽다. 문제의 발단은 규석 안 니켈 성분과 아황산가스가 결합되어 생기는 황화니켈. 강화유리를 급속으로 냉각시킬 때 이 황화니켈은 냉각되지않고 고온상으로 남아있게 된다. 때문에 팽창된 부피의 황화니켈은 유리에 균열을 만들게 된다. 이것이 시간이 지난 후에도 자체 균열이 발생할 수 있는 이유이다.

 

육각형 형태를 찾아라!
다시 현장으로 돌아와 깨진 유리 조각을 보던 과학 현장감식요원은 “이 유리는 자연파괴, 즉 스스로 깨진 것입니다”라는 진단으로 사건을 마무리했다. 균열의 중심부에 자리 잡은 육각형 모양의 유리 조각들을 찾아냈기 때문이다. 황화니켈의 팽창에 의해 자연파괴 되었는지를 알아보기 위해서는 우선 균열의 중심부를 찾아야 한다. 거미줄 형태로 깨진 유리조각들을 따라가다 보면 중심부에 육각형 모양 두 개가 마주보게 겹쳐져 있는 모습을 볼 수 있다. 육각형 형태의 두 유리조각은 다른 조각에 비해 크고 형태도 선명하게 육각형을 이루고 있다. 두 육각형은 붙어 있어 다르게 보면 나비 모양처럼 생기기도 했다. 

 

유리가 붙어있는 상황에서 육각형은 쉽게 찾아지지만 쏟아져 내린 후라면 유리 조각들 중 선명한 두 개의 육각형 조각을 찾아야 한다. 그렇지 않고 만일 조그마한 구멍이 있고 그 주위로 방사형 형태의 그물 모양 유리조각이 발견된다면 그것은 외력에 의한 것이므로 그 구멍의 지름을 재봐야 한다. 아쉽게도 우리는 어떤 강화유리가 자연파손될지, 어떻게 해야 예방할 수 있는지 알 수 없다. 그러나 안심해도 된다. 유통되고 있는 강화유리 중 자연파괴되는 비율은 아주 낮기 때문이다.

 

KRISS, 유리의 표준을 제공하다.
유리는 깨지기 쉬운 물질이다. 그러나 사람들은 냉각공기로 급랭시켜 표면압축응력을 높인 강화유리를 만들었다. 이 유리는 쉽게 깨지지 않고 깨지게 되더라도 산산조각으로 파손되어 사람이 크게 다치지 않는다. KRISS는 더 나은 유리 품질을 위해 굴절률과 투과율에 대한 측정을 실시하고 경도와 표면 압축응력의 표준을 제시하고 있다. 삶의 질 향상에 도움이 되기 위해서이다. 빛의 굴절과 투과는 그대로 두고도 압축 응력을 높여 잘 깨지지 않는 유리, 표준은 이렇게 우리 생활 가까이에 존재하고 있었다.

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