['09.07] 운모유리란 무엇인가

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운모유리란 무엇인가

로렉스 데잇저스트입니다. 위 모델은 16014, 아래 모델은 16234입니다. 무브먼트가 각각 3035와 3135인 것도 차이이지만 유리 또한 다릅니다. 16014의 유리는 운모이고, 16234의 유리는 사파이어 크리스탈입니다. (물론 그 외에도 차이점은 많습니다.)

운모유리는 따뜻한 느낌이 나고 사파이어 크리스탈은 차가운 느낌이 난다고 합니다. 운모유리는 경도가 약해 흠집이 나기 쉽습니다. 대신 충격에는 사파이 크리스탈보다는 상대적으로 강하다고 알려져 있습니다.

그렇다면 운모란 무엇일까요?

< 운모 원석 >

운모(雲母,Mica)는 판상의 쪼개짐을 가지는 특정한 규산염 광물들에 대한 총칭입니다. 완벽한 판상의 쪼개짐은 운모의 특징적인 층상의 원자배열 때문입니다. 운모는 화성암, 변성암, 퇴적암에 널리 분포하며 화학식은 X₂Y₄~6Z₈O₂(OH,F)₄ 입니다. 성분이나 성질에 따라 백운모,소다운모,흑운모,금운모,홍운모,진발다이트 등으로 구별됩니다. 용도는 전기절연물,내화재 등입니다.

< 판상운모의 적용사례 (출처 : 성일산업) >

< 왕흥사지 백제 운모장식 >

이 운모라는 광물이 시계의 유리에 사용되는 운모일까요?

아닙니다. 우리가 흔히 운모유리라고 부르는 것은 아크릴계 수지 중 PMMA(Poly Methyl Methacrylate, 폴리 메틸 메타크릴레이트)입니다. 쉽게말해 플라스틱 (또는 아크릴)입니다.

Policril, Plexiglas, Gavrieli, Vitroflex, Limacryl, R-Cast, Per-Clax, Perspex, Plazcryl, Acrylex, Acrylite, Acrylplast, Altuglas, Polycast, Oroglass, Optix, Lucite 등의 명칭들은 여러 기업들이 사용하는 (또는 했던) PMMA의 상표명들입니다. 통칭 아크릴, 아크릴수지, 아크릴유리, 플랙시글래스 등으로 부릅니다.

PMMA는 다른 화학합성물질과는 다르게 친환경소재 입니다. 간판, LCD용 도광판, 액자, 싱크대, 욕조, 페인트, 접착제의 사용용도 외 인체에 사용되는 콘텍트렌즈나 인공뼈로도 사용되고 있습니다.

여기서 잠깐! 옛날에 창문등에 사용되었던 유리가 운모라는 것은 잘못된 정보입니다. 유리의 역사는 5000년에 이르며 주요 성분은 SiO₂ 입니다.

아크릴이 사용되기 전(1930년대)까지 시계유리로 사용된 것은 우리가 유리라고 알고 있는 바로 그 유리입니다. 창문, 용기 등으로 사용되는 유리입니다. 현대에는 기술의 발달로 옛날과 같은 유리는 잘 사용되지 않고 있습니다. (상대적으로) 잘깨지지 않는 유리, 깨지더라도 사람이 다치지 않는 유리(자동차 유리) 등, 이제 인류가 사용하는 유리는 예전의 유리처럼 쉽게 깨지는 유리가 아닙니다.

PMMA는 1928년 개발되어 1933년 처음 시장에 출시되었습니다. PMMA의 개발은 시계산업에도 엄청난 영향을 끼쳤습니다. 그전까지는 휴대하기에 너무나 강도가 약한 유리 외에는 방법이 없었는데 새로운 길이 열린 것입니다.

그렇다면 왜 우리는 아크릴계 수지인 PMMA로 만든 시계유리를 운모유리라고 부르고 있을까요? 그건 잘 모르겠습니다.

아크릴(PMMA)과 사파이어의 광학적 특성

먼저 아크릴(PMMA)과 합성 사파이어(Al₂O₃- Aluminum Oxide)의 광학적인 특성들을 알아보겠습니다.

- 굴절률(屈折率, Refractive Index, Index of Refraction) : 투명한 매질로 빛이 진행할 때, 광속이 줄어드는 비율을 가리킵니다.
. PMMA     : 1.488 - 1.489
. Sapphire : 1.749 - 1.773

- 아베수(Abbe numbers) : 광학유리의 빛의 분산에 관한 성질을 규정한 양으로서 주로 렌즈나 프리즘 등의 색수차보정을 위한 계산에 이용됩니다.
. PMMA         Sapphire
VD = 52.59   VD = 72.39
Vd = 52.61   Vd = 72.40
Ve = 53.85   Ve = 73.03

- 빛투과율 (Light Transmission) : 물질 내 또는 경계층을 투과한 파의 강도 또는 입자수의 입사강도 또는 입자수에 대한 백분율을 말합니다. 투과계수라고도 합니다.
. PMMA     : 93%
. Sapphire : 85%

< Light Transmission Curves >

굴절률은 쉽게 말해 빛이 매질을 통과할때 휘는 것입니다. 물의 굴절률이 1입니다. 굴절률은 아크릴보다 사파이어가 더 높습니다.

아베수는 분산의 역수(1/분산)로서 분산이 많으면 아베수가 낮아지는 것입니다. 역으로 아베수가 높다는 것은 그만큼 분산이 많지 않다는 것입니다. 아베수는 아크릴보다 사파이어가 높습니다. 아크릴이 사파이어보다 분산이 더 많이 된다는 것을 뜻합니다.

빛투과율은 쉽게 투명도를 뜻합니다. 이 수치가 높을수록 더 투명하는 것을 의미합니다. 아크릴의 빛투과율이 사파이어보다 월등하게 높습니다.

광학적인 특성 몇가지를 살펴보았을 때 아크릴과 사파이어의 우월성이 쉽게 가려지지 않았습니다. 즉, 일장일단이 있다는 것입니다. 그렇데 경도에서는 이야기가 틀려집니다.

- 모스 경도 (Moh's Scale)

. 아크릴 : 2~3

. 유리 : 5~5.5

. 사파이어 : 9

. 다이아몬드 : 10

사파이어는 다이아몬드에 버금가는 경도를 가지고 있습니다. 하지만 아크릴(PMMA)는 유리보다도 경도가 약합니다. 사파이어의 경도가 아크릴(PMMA)보다 월등히 높습니다. 이때문에 시계유리로서는 사파이어가 인기가 좋습니다.

왜 우리는 아크릴유리가 따뜻하다고 느끼는 것일까요?

사실 이 문제에 대한 명확한 해답은 알 수 없었습니다. 단지 추측을 해볼 수는 있었습니다.

첫째, 아베수를 통한 분산율을 보았을때 사파이어보다 상대적으로 아크릴(PMMA)의 분산도가 약간 더 높았습니다. 우리가 시계를 볼때 빛의 분산을 더 느끼기 때문에 따듯하다고 느끼는 것이 아닐까로 추측해 보았습니다.

둘째, 빛투과율은 아크릴(PMMA)이 사파이어보다 높습니다. 그래서 문자판이나 시계바늘을 볼때 (상대적으로) 더 선명하게 볼 수 있습니다.

아마 이 두가지 이유 때문이 아닐까요?

참조 :

MICA (Wikipedia)

     운모 (네이버 백과사전)
   운모 (위키피디아)
   운모 (필사이언 블로그)
   운모 (성일산업)
   운모 (대성상사)
   운모 (금천세리사이트)
   지각의 물질 (광물) (제니스 블로그)
   산업재료광물 (경상대학교 지구환경과학과 김영호 홈페이지)
   Acrylic Glass (Wikipedia)

   아크릴수지 (네이버 백과사전)
   아크릴과 PMMA의 차이 (네이버 지식iN)
   플라스틱 합성수지 PMMA에 대해서 (네이버 지식iN)
   플라스틱의 충격강도 (땡기네 블로그)
   PMMA 물성 (LG MMA)
   Sapphire Light Transmission (Kyocera)
   Transmission Curves (Rayotek Inc)
   Abbe Number of Al2O3 (Refractiveindex.INFO)
   Abbe Number of PMMA (Refractiveindex.INFO)
   아베수 정의 (박용식님의 블로그)
   굴절율 Refraction Index
   색온도 (네이버 백과사전)

   유리의 기원 (나케무아 블로그)
   유리의 역사 (네이버 지식iN)
     유리 (안성유리공업)

1. 이 글을 작성한 이는 시계 전문가가 아니고 아마추어 시계 동호인입니다.
   따라서 용어, 내용 등에 오류가 있을 수 있습니다.
2. 이 글을 상업적으로 이용하시건 비상업적으로 이용하시건 상관없습니다.
3. 이 글은 타임포럼과 와치홀릭(네이버카페)에 올리는 글입니다.
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