3. 소다라임 글래스(Soda-lime Glass) 이야기

싸고 흔하며 투명한 기판 재료 소다라임 글래스.

우리는 일반적으로 기판(Substrate) 소재라고 하면 글래스를 떠올리시는 분들이 아마 대다수이지 않을까 싶습니다. 현재 제품으로 출시되어 있는 대부분의 디스플레이 소자들이 글래스로 되어 있기 때문에 그렇습니다. 가정용 대형 LCD TV 부터 소형 스마트 시계까지 글래스를 사용하지 않는 제품들이 드뭅니다. 그러나 글래스도 다 같은 글래스가 아닙니다. 글래스의 조성와 생산 공정에 따라 굉장히 많은 종류의 글래스가 존재합니다. 그 중 가장 흔하고 가장 대표적인 소다라임 글래스에 대해 알아보도록 하겠습니다.

열에 약하고 충격에도 약한 그 이름 소다라임..

소다라임 글래스(Soda-lime Glass). 이름이 일반인들에게는 생소할 수 있으나 디스플레이 종사자들이 아니더라도 초자나 유리 관련 종사자 분들에게는 너무나도 흔한 용어입니다. 그럼 왜 이름이 소다라임인지 알아봅시다. 소다를 탄산으로 잘못 알고 계시는 분들이 계시는데 일반적으로 탄산나트륨을 소다라고 불러서 그렇게 되었다고 생각됩니다. 그러나 소다는 나트륨의 화학명인 소디움(sodium)에서 온것으로 소다라임 글래스에서 소다는 산화나트륨(Na2O)을 뜻합니다. 

그리고 라임은 일반적으로 말하는 생석회 즉, 산화칼슘(CaO)를 말하며 소다라임은 이 두가지, 산화나트륨과 산화칼슘의 함량이 많은 글래스를 말합니다. 그러면 소다라임 글래스의 구성성분에 대해서 한번 살펴보도록 합시다. 

<사진1. 소다라임 글래스 구조> *출처 : http://www.koppglass.com

소다라임 글래스 구성성분

1. 산화규소(SiO2)
   : 73%

2. 산화나트륨(Na2O)
   : 14%

3. 산화칼슘(CaO)
   : 9%

4. 산화마그네슘(MgO)
   : 3%

5. 산화알루미늄(Al2O3)
   : 1%

소다라임 글래스는 위와 같은 구성성분으로 이루어져 있습니다. 물론 회사마다 혹은 목적마다 구성 성분이 많이 달라지겠지만 대략적인 수치로 생각 하시면 될 듯합니다. 가장 눈에 들어오는 것이 모두 산화물로 이루어져 있다는 것이 보이는 군요. 일반적으로 물질이 산화 즉, 산소와 결합하게 되면 투명해지는 현상을 보입니다. 물질이 산소와 결합하면 가시광 영역의 빛의 흡수나 반사가 거의 이루어 지지 않는 밴드갭을 가지게 되는데 특히, 실리콘 즉 규소의 경우 매우 투명한 90%가 넘는 가시광 투과율을 보여줍니다. 

그러나 산화규소만으로 이루어진 글래스는 열, 부식성, 점도 등에서 많은 단점을 보이므로 여러가지 산화물을 섞어서 그 특성을 보완 합니다. 특히 산화나트륨을 섞게 되면 낮은 열에서도 쉽게 가공이 가능해지는 굉장히 다루기 편한 글래스 특성을 갖게 되므로 산화나트륨을 첨가하여 생산성을 높일 수 있습니다.

따라서 굉장히 저렴한 가격에 무난한 특성을 보이게 되는데 무난하다는 말 자체가 딱히 좋은 특성이 없다는 말이므로 고가의 디스플레이에서는 거의 사용하지 않고 단가가 낮은 저가 제품에 사용되곤 합니다. 

장점 :

가격이 저렴하다.

좋은 거칠기 특성 (Rrms < 0.5nm)

좋은 내화학성 (산성 저항도 : excellent, 염기 저항도 : good)

좋은 가시광영역 투과율 (T > 90%)

단점 : 

충격에 약함. (파손)

낮은 경도. (기스)

장시간 대기에 노출될 경우 부식됨. (수명)

CTE가 큼. (공정상 문제)