Tempered Glass (강화 유리)

표면을 단련시킨다는 것

건축에 사용되고 있는 글라스 자체를 가지고 나누면 일반유리와 Heat treated(열처리) 유리로 나눌 수 있다.

아래에서 Clear glass가 일빈유리이고 Heat strenthened(HS)/ Tempered(FT, 강화유리) glass가 열처리 글라스이다.

건축에 사용되고 있는 일반글라스는 Float glass/ Annealed glass/ Clear glass로 불리고 있다. 이는 앞에서 말했던 건축용 평판 글라스를 만드는 과정의 이름으로 불리는 경우(Float glass/ Annealed glass)와 좀 더 투명한 글라스를 만들기 위해 나온 Low-Iron글라스에 대비되는 이름으로 나온 경우(Clear glass)로 나눌 수 있다. 나는 주로 Clear glass로 부르고 있다.

아래 그림에서 처럼 일반 유리의 경우 측면에 녹색이 나타나는 것을 볼 수 있다. 앞에서 말했듯 이것을 없애기 위해 Low-iron글라스가 나오게 되었다.

오늘 이야기하는 것은 강화유리(Tempered Glass)이다. 충격에 부서질 때 작은 알갱이로 부서지는 자동차의 앞유리를 생각하면 된다.

정확한 화학적 이유는 알 수 없지만 유리를 뜨겁게 가열하고 급격하게 차가운 곳에 넣으면 표면이 매우 강하게 변한다고 한다. 보통 600도 정도로 가열하고 급속냉동을 하면 강화유리가 된다고 한다. 이는 철의 표면을 단단하게 만들기 위해 뜨겁게 달구었다가 차가운 물에 넣는 담금질과 일본전통건축에서 볼 수 있는 나온 나무를 일부러 태워 외벽에 사용하는 수기반(Sugi Gan)의 원리가 같다.

이런 과정을 거치면 일반 유리에 대히 4배 이상의 표면 강도를 높일 수 있고 파괴될 때의 유리 형태에 의해 Safety Glass(안전유리)로 취급받을 수 있다. 건축 법규에 반드시 안전유리를 써야 하는 부분이 있는데 이곳에 사용할 수 있다. 쉽게 찾을 수 있는 곳이 글라스로 된 난간에는 반드시 안전유리를 써야 한다.

하지만 강화유리에도 단점이 있다. 기본적으로 이러한 열처리를 위해 가격이 비싸진다. 그리고 유리를 롤러바퀴 위에 놓고 가열하는 과정에서 유리의 표면이 평평하지 않고 결국 눈에 보일정도가 될 때가 있고 이러한 현상을 Anistropy라 불리고 시공 중에 발견되면 큰 문제가 되기도 했다. 이를 방지하기 위해서는 Zabra Board라는 유리의 마지막 단계에서 얼룩말 무의의 패턴을 배경으로 놓고 스캐너로 스캔을 해서 분석하는 과정을 추가해야 하는데 여기에서 발견된 글라스를 출고 전 미리 파괴하는 것으로 관리한다. 이 역시 가격을 올리는 요인이 된다.

또 하나의 문제는 열을 가하고 급격하게 식히는 과정에서 많이 발생한다는 아무런 이유 없이 어느 날 갑자기 유리가 부서지는 현상이다. Spontaneous breakage라고 하는데 특별한 충격 없이 유리가 부서지는 현상으로 강화유리에서 많이 발생하게 된다. 원인이 유리 제조과정에서 불순물로 들어가는 니켈 황화물(NIS)이 온도를 높였다가 갑자기 식히는 과정에서 어떤 응력이 만들어져 어느 순간 파괴가 발생하는데 이를 제거하는 방법으로는 Heat-Soak test라는 과정을 거치는 것인데 글라스를 다시 약한 온도로 재가열하고 식히는 과정에서 문제가 되는 유리가 자발적으로 파괴가 되어 출하 전에 걸러내는 방법이 많아 쓰이는데 200-300도 정도의 온도를 높이고 보통 6-8시간이 추가로 걸리고 이러한 과정 속에 0.5%-1%의 글라스가 파괴된다고 한다.

일반유리와 강화유리의 중간정도 되는 Heat-strengthened glass(HS)는 성질 역시 중간정도를 갖고 있고 중요한 것은 일반유리보다 2배 정도 강하지만 중요한 것은 안전유리(saftey glass)로 분류되지 않는다는 것이다.

강하게 표면을 단련시키기 위해 극단적인 뜨거움과 차가움을 교차시키면서 많은 에너지를 넣어 만들어 내지만 단련하지 않았으면 아무 문제가 되지 않았던 작은 불순물 하나에 의해 1%의 글라스들이 부서진다는 것이 내겐 좀 다르게 다가왔다. F라 그런 건가?

나의 역작, 뒷마당 차고 외벽을 앞에서 이야기한 Sugi-Ban이라는 공법으로 만들었다. 한 장 한 장 가스 토치로 태우고, 철수세미로 탄부분을 긁어내고 약품을 발라 한 땀 한 땀 붙여서 만들었다. 팬데믹 속에 급격한 재료비의 상승으로 한쪽면을 아직 미완성으로 남겨두었지만, 내가 손수 한 공사로 자랑스럽게 내놓을 수 있는 부분이다.