유약의 균열과 요변
| 이병하 명지대학교 신소재공학과 교수

유약에 대한 균열이나 요변현상은 유약만으로 나타나는 현상이 아니다. 유약에서의 균열은 유약과 소지간의 열팽창 차이 때문이며, 유약에서의 요변은 번조할 때 나타나는 현상이므로 유약만을 가지고 언급할 수는 없는 것이다.

유약에서의 규석Silica 성분
유약 구조에서 규석에 의한 Si-O의 결합은 매우 강하다. 그러므로 원자간의 열진동을 일으킬 때는 큰 열에너지가 필요하다. 즉 결합의 세기는 규석의 경우 Si-O는 106kcal/mol이고 알카리의 경우 Na-O는 20kcal/mol 로서 결합력만을 고려하여도, 규석이 많은 유약은 결합력이 세고 알카리가 많은 유약은 약함을 알 수 있다. 더욱이 Si는 이온 반경이 작으므로 열진동을 일어나게 하는 데에는 매우 큰 열에너지가 필요하다. 예로 이화학용 유리로 많이 사용하는 규석만으로 만든 석영유리는 열팽창이 매우 작은데 이것은 이와같은 이유 때문이다. 이와같이 유약 중에 규석Silica 성분이 많게 되면 열팽창을 저하시키는데 큰 역할을 한다. 점토나 고령토에 많이 함유되어 있는 알루미나Al2O3성분도 균열 발생을 막는데 어느 정도 역할을 하지만 규석 정도는 아니다. 그러나 균열을 방지하기 위하여 유약에 규석 성분만을 증가 시키면 유약이 유백색을 띠거나 주름진 유약이 만들어지는 등 유조를 심하게 변화시킨다. 이와같은 결함을 보완하는 데에는 알루미나 성분이 효과적이므로 규석과 알루미나 성분을 규석 10mol에 알루미나 1mol 비가 되게 하여 첨가하는 것이 균열 발생에 효과적이다. 즉 규석 50g에 점토나 고령토 24g을 잘 섞어 이것을 일정량씩 유약에 첨가하여 실험을 하면 균열방지에 효과적이다.

소지에서의 규석 성분
점토 또는 고령토가 많은 소지의 경우는 번조 후 소지 내에 뮬라이트mullite 결정이 많이 생성되어 소지의 열팽창을 적게한다. 이것은 뮬라이트의 열팽창 계수가 5×10-6/℃로 규석의 열팽창 계수 10×10-6/℃ 보다 월등히 작기 때문이다. 즉 소지 내에 규석 성분이 많으면 열팽창 계수가 커진다. 또한 장석의 함량이 많은 소지의 경우도 번조 후 소지 내에 알카리 성분을 다량으로 함유하는 유리상이 생성되기 때문에 열팽창 계수는 커진다. 과거 우리나라 청자의 경우 수비방법으로 소지를 제조하기 때문에 소지 내에 점토의 함량은 높고 규석의 함량은 적게 되어 번조 후 유약에 균열이 발생한 것이다.
유약이 소지보다 열팽창이 클 경우 유약과 소지 모두에 규석분을 첨가하면 유약의 열팽창은 적게 되고 소지의 열팽창은 크게 되어 서로 열팽창이 같게 되므로 균열 방지에 매우 효과적이다.

열팽창 계수
소지나 유약이 가열될 때 일어나는 팽창 및 냉각할 때 일어나는 수축의 정도는 열팽창 측정 장비를 사용하여 측정할 수 있다. 이 경우 온도가 1℃ 상승하였을 때의 길이의 변화율을 열팽창 계수 또는 선팽창 계수라 한다.

<일부 내용이 생략됩니다. 월간도예 2010년 2월호를 참조바랍니다.>