강화유리의 자연파손(자파) 현상

강화유리는 일반유리 보다 강도를 높이기 위해 연화온도에 가까운 500 ~ 750℃로 가열하고, 강력한 송풍기로 급랭시켜 유리 표면층은 압축층을, 내부층은 인장층을 형성시킨 유리로, 일반유리에 비해 3~5배의 높은 굽힘(bending) 강도와 3~8배의 내충격 강도를 갖습니다.

그러나 강화유리가 외부의 충격 없이 스스로 파괴되는 경우가 있는데 이를 자파현상 또는 자폭현상이라 하며, 원판유리 생산에서 원료에 함유되어 있는 미량의 분순물 때문에 발생할 수 있습니다.

[자파의 발생 원인]

판유리의 제조과정 중 불가피하게 혼입된 이물질로부터 유발된 미용융물이나 화합물로 인해 자파가 일어날 수 있습니다. 대부분 원판유리 품질검사과정에서 걸러지지만, 특히 NiS(니켈황화합물)는 매우 작은 크기 (직경 약 50㎛ 수준)에서도 결정상의 전이가 강화 유리의 인장 응력 범위에서 일어날 경우 자파를 일으킬 수 있습니다.

그러나 이 정도 크기를 품질검사과정에서 걸러내는 것은 판유리의 제조 특성상 거의 불가능합니다. 이런 이유 때문에 NiS에 의한 강화 유리에서의 자파 확률을 통상 8,000kg당 한 매로 보고 있습니다.

다만 건축물의 창유리에 활용되는 배강도 유리는 강화유리처럼 열처리 공정을 거치지만 제조공정상 냉각속도의 차이 및 그로 인해 형성되는 응력분포의 차이로 인해 자파가 발생할 현상 확률이 극히 드물다고 보고 있습니다.

위의 사진처럼 자파 현상일 경우 나비 모양의 파쇄점을 시작으로 파손이 된 것을 확인할 수 있으며, 외부 충격에 의한 충격점이 없는 것이 특징입니다.

█ 자파 방지 대책 

자파현상을 눈으로 확인하기 어렵고, 강화유리를 제작할 때 전수 검사할 방법이 없으므로 열간유지시험(힛속테스트, Heat Soak Test)을 통하여 자연파손 될 강화유리를 사전에 파손시키고 시험에서 파손되지 않은 유리를 시공하면 자연파손을 최소화 할 수 있습니다.

- ­NiS(니켈황화합물)의 상전이(상변화)를 유발할 수 있는 온도조건을 인위적으로 조성하여 자파 가능성이 있는 강화유리를 소비자에게 인도하기 전에 미리 파손시킴으로써 시공 후 발생할 수 있는 자파의 가능성을 줄이는 방법을 열간유지시험(힛속테스트, Heat Soak Test)라고 합니다.

- ­열간유지시험(힛속테스트, Heat Soak Test)를 진행한다고 해도 자파 가능성이 있는 강화유리를 100% 선별할 수는 없지만, 자파 발생 확률을 현저하게 낮출 수 있기 때문에 안전을 위해 강화유리를 사용할 경우에는 열간유지시험(힛속테스트, Heat Soak Test)를 시행하는 것을 권장합니다.
 

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