스마트폰 강화유리, 어떻게 만드나

우리가 매일 만지는 스마트폰, 그 중에서도 손 끝에 계속 닿는 터치스크린은 어떻게 만들까. 단순히 ‘강화유리’라고 생각했던 이 커버 글래스는 어떻게 만들까. 강화유리를 비롯해 신소재를 개발하는 쇼트로부터 스마트폰용 커버글래스 ‘센세이션’ 이야기를 들어봤다.

강화유리는 막연히 ‘튼튼하면 좋다’고 생각을 하게 마련이다. 실제 어떤 부분에서 왜 강해야 하는지 짚어볼 필요가 있다. 일단은 깨지지 않기 위해서인데, 이를 위해 필요한 기본 조건은 세 가지다. 충격, 긁힘, 휨에 견뎌야 한다. 충격 저항은 말 그대로 유리 표면에 직접적으로 부딪히는 힘을 견딜 수 있어야 한다. 휴대폰을 떨어뜨리거나 다른 물건과 맞부딪쳤을 때 깨지지 않아야 한다. 두 번째는 긁힘에 강해야 한다. 유리란 시간이 지나면서 잔긁힘이 생기게 마련인데 나중에 이 긁힌 결을 따라 깨지기 쉽다. 가방 속에 스마트폰과 함께 넣은 열쇠가 화면을 긁은 경험이 있다면 이해할 수 있을 것이다.

스마트폰 글래스가 휘는 것은 누르는 힘과 연결된다. 뒷주머니에 스마트폰을 넣고 의자에 앉는 경우를 떠올려보자. 스마트폰을 깔고 앉는 것은 아니지만 엉덩이와 바지 뒷주머니 사이에서 강한 힘이 작용한다.

화학적인 안정성도 매우 중요하다. 간단한 예로 물과 반응하지 않고 튕겨내야 하고 음식물이나 빗물 등이 닿았을 때도 안전해야 한다. 그러고보면 강화유리는 상당히 거친 조건에 노출돼 있는 셈이다.

▲쇼트 센세이션 글래스 휨 테스트. 플라스틱이 아니라 유리다. 0.7mm 두께지만 충격에 강하다.

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쇼트는 센세이션이 이런 조건들을 모두 이겨내는 강화유리라고 소개했다. 만져보고 휘어 보니 플라스틱같은 느낌도 있다. 하지만 두드려보니 맑게 울리는 소리가 유리임을 증명했다. 일반 유리는 아니다. 알루미나 실리케이트 유리를 기반으로 표현을 강화한 것이다. 터치스크린용 유리는 강도 뿐만 아니라 기본적으로 두께가 얇아야 한다. 쇼트는 가장 얇게는 0.5mm까지 가공할 수 있다. 대개는 만족스런 강도를 유지하기 위해 0.7mm 두께 제품을 생산한다고 한다. 쇼트는 ‘센세이션’이라는 브랜드로 이 강화유리를 만든다.

두드리고 긁어도 잘 깨지지 않고 심지어 플라스틱처럼 휘는 이 유리는 소재 자체가 특별한 것은 아니다. 알루미나 실리케이트 유리도 엄연히 유리다. 긁으면 긁히고, 휘면 부러진다. 그럼 여기에 코팅을 입히는 것일까? 따로 특별한 코팅을 입히지는 않는단다. 소재 자체를 화학적으로 강화하는 것이다.

쇼트는 먼저 유리를 가공하기 위해 강한 열을 가한다. 보통 유리는 섭씨 1500도 정도에서 녹는데, 쇼트는 1700도 이상으로 끌어올려 가공해 기본적인 강도를 높인다고 설명했다. 이를 질산칼륨 용액에 넣으면 유리 속 나트륨이 빠져나오고, 그 자리를 칼륨이 채우게 된다. 이렇게 분자를 섞어 가공하면 유리의 표면과 내부가 서로 반대 방향으로 강한 힘(스트레스)을 받게 된다. 우리는 유리 표면을 평평하다고 보고 있지만 실제 유리는 뒤틀려 있다고 느끼는 셈이다. 이 때문에 이쪽 저쪽으로 휘어도 깨지거나 부서지지 않는 특성을 갖게 된다. 유리를 강화하는 방식은 여러 가지가 있지만, 최근 코닝이 내놓은 ‘고릴라글래스2′도 이와 비슷한 기술을 적용했다.

쇼트의 센세이션 강화유리는 일반 소다라임 강화유리에 비해 매우 튼튼하다. 직접적으로 충격과 관련된 압축 응력은 최고 900MPa(메가파스칼)로, 이는 강화유리 1㎡가 900N(뉴턴)의 힘을 버틸 수 있는 정도의 힘이다. 쇼트는 “일반 강화유리는 600MPa 수준으로, 센세이션이 50%이상 충격에 더 강하다”라고 설명했다.

그렇다면 이 유리를 쓴 스마트폰은 깨지지 않을까. 분명 튼튼한 것은 사실이지만 만능은 아니다. 이용자들이 기본적인 주의는 해야 한다는 것이다. 쇼트의 루츠 그뤼벨 아태지역 부사장은 “센세이션이 기본적으로 쉽게 깨지지 않는 특성을 갖긴 했지만, 스마트폰의 설계도 중요한 요소”라고 짚었다. 대부분의 스마트폰이 유리를 비롯해 부품을 보호하기 위해 테두리를 튼튼하게 설계하곤 하는데, 실제 강도는 재료나 디자인에 따라 결정되는 문제라는 설명이다.

▲김동필 한국 법인 총괄이사(왼쪽)와 루츠 그뤼벨 쇼트 홈테크사업부 아태지역 부사장.

흔히 스마트폰을 구입하자마자 붙이는 보호필름도 마찬지다. 필름을 붙이지 않아도 깨지거나 흠집이 나는 일은 거의 없지만, 혹시 모를 상황에 대비해 필름을 붙인다면 이를 굳이 막을 필요는 없다고 답했다. 다만 필름을 붙이지 않으면 화면이 내는 본연의 색을 더 깨끗하게 보여주기 때문에 특별히 거칠게 쓰지 않는다면 필름을 붙이지 않아도 쓰는 데 상관 없다고 쇼트쪽은 설명했다.

현재 쇼트의 센세이션은 국내 업체 중 2개 브랜드의 스마트폰에 적용되기 시작했다. 쇼트쪽은 계약 조건에 따라 업체 이름은 밝히지 않았다. 하지만 김동필 쇼트 한국법인 총괄 이사는 “현재 스마트폰 커버글래스 시장은 거의 코닝이 휩쓸고 있다시피 하고 있는 상황에서, 쇼트는 이와 경쟁하기에 충분한 기술력을 갖고 있다”라고 강조했다. 스마트폰 시장에 늦게 뛰어들었지만 쇼트는 항공기 조종실 유리창을 비롯해 인덕션 등 유리 및 특수소재 기술을 갖고 있는 기업이기도 하다.

출처:http://www.bloter.net/archives/130435