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소식

마법의 유리섬유

단단한 돌이 어떻게 머리카락처럼 가는 섬유로 변할 수 있을까요?

정말 로맨틱하고 마법 같아요.

어떻게 이런 일이 일어났을까요?

유리섬유의 기원

유리섬유는 미국에서 처음 발명되었습니다.

1920년대 후반, 미국 대공황 시기에 정부는 놀라운 법을 발표했습니다. 바로 14년간의 금주법이었고, 와인병 제조업체들은 연이어 위기에 처했습니다. 당시 미국 최대 유리병 제조업체였던 일리노이주 오웬스(Owens)는 유리 용광로가 하나씩 꺼지는 것을 지켜볼 수밖에 없었습니다. 그때, 한 신사, 게임즈 슬레이어(Games Slayer)가 우연히 유리 용광로 근처를 지나가다가 쏟아진 액체 유리가 섬유 형태로 변형된 것을 발견했습니다. 게임즈의 발견은 마치 뉴턴에게 사과가 날아온 것과 같았고, 그 이후로 유리 섬유는 역사의 무대에 오르게 되었습니다.

1년 후 제2차 세계 대전이 발발했고, 기존 재료가 부족해졌습니다. 군사 전투 준비 태세를 갖추기 위해 유리 섬유가 대체재로 사용되었습니다.

사람들은 점차 이러한 절연 소재가 가볍고 강도가 높다는 많은 장점을 가지고 있다는 것을 알게 되었습니다. 그 결과, 탱크, 항공기, 무기, 방탄조끼 등 모든 곳에 유리섬유가 사용되게 되었습니다.

마법의 유리섬유
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어떻게 정의할까요?

2021년 중국의 각종 도가니용 선재 인발 유리구슬 생산 능력은 99만 2천 톤으로 전년 동기 대비 3.2% 증가했으나, 이는 전년 대비 크게 둔화된 수치입니다. '이중 탄소' 개발 전략이 추진되는 가운데, 유리구슬 가마 업체들은 에너지 공급과 원자재 비용 측면에서 가동 중단 압박에 점점 더 직면하고 있습니다.

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중국 유리섬유 산업의 부상

중국의 유리섬유 산업은 1958년에 시작되었습니다. 60여 년간의 발전 끝에, 개혁개방 이전에는 주로 국방 및 군수 산업에 공급되다가 이후 민간 부문으로 전환되면서 급속한 발전을 이루었습니다.

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초기 권선 작업장의 여성 노동자들

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2008년까지 중국의 유리섬유 탱크로 선재 인발 생산량은 160만 톤에 달해 세계 1위를 차지했습니다.

유리섬유 생산 기술

초기 도가니 와이어 드로잉
초기 유리섬유 생산 공정은 주로 도가니선인발법이었는데, 이 방법에서는 점토 도가니법은 더 이상 사용되지 않고 백금 도가니법을 두 번 거쳐야 했습니다. 먼저 유리 원료를 고온에서 녹여 유리 구슬을 만든 다음, 이 유리 구슬을 두 번 녹여 고속선인발하여 유리섬유 필라멘트를 만들었습니다.

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이 공정의 단점으로는 높은 에너지 소비, 불안정한 성형 공정, 낮은 노동 생산성 등이 있습니다. 현재는 특수 성분을 포함하는 소량의 유리 섬유를 제외하고는 이 방법이 거의 사용되지 않습니다.

탱크로 전선 드로잉

오늘날 대형 유리섬유 제조업체들은 이 방법을 채택하고 있습니다(가마에서 다양한 원료를 녹인 후, 특수 배출판을 통해 직접 유리섬유 전구체를 뽑아내는 방식).

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이 일회성 성형 방식은 에너지 소비가 적고 공정이 안정적이며 생산량과 품질이 향상되는 장점이 있어 유리섬유 산업이 대규모 생산을 신속하게 실현할 수 있도록 해줍니다. 업계에서는 이를 "유리섬유 산업의 기술 혁명"으로 부릅니다.

유리섬유의 응용

이는 전통 석재 산업의 전환 및 고도화 과정에서 유리 섬유 및 새로운 복합 재료 개발에 전략적으로 중요한 의미를 지닙니다.

이 제품은 "하늘에서 땅으로 내려와 무엇이든 할 수 있는" 만능 소재로, 항공우주 산업과 운송 산업에 기여하고, "거실에서도 주방에서도 활용 가능한" 소재로, 에너지 절약 및 환경 보호 분야에서는 "높은" 위치를 차지하고, 스포츠 및 레저 분야에서는 "견고한" 기반을 갖추고 있습니다. 또한 "두껍거나 얇게, 유연하게 전환할 수 있는" 소재로, 건축 자재의 엄격한 기준을 충족할 뿐만 아니라 전자 제품의 정밀한 요구 사항까지 충족합니다.

당신처럼 마법 같은 - 유리섬유!

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항공기 레이돔, 엔진 부품, 날개 구성 요소 및 내부 바닥, 문, 좌석, 보조 연료 탱크 등

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자동차 차체, 자동차 시트 및 고속철도 차체/구조, 선체 구조 등

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풍력 터빈 블레이드 및 유닛 커버, 에어컨 배기 팬, 일반 가정용 그릴 등

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골프채, 탁구 라켓, 배드민턴 라켓, 패들, 스키 등

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복합벽, 단열 스크린 창, FRP 보강재, 욕실, 문 패널, 천장, 채광판 등

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교량 거더, 부두, 고속도로 포장, 파이프라인 등

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화학물질 용기, 저장탱크, 부식 방지 격자, 부식 방지 파이프라인 등

요약하자면, 유리섬유는 우수한 성능을 지닌 무기 비금속 소재입니다. 가벼운 무게, 높은 강도, 고온 저항성, 내화학성, 내피로성, 그리고 우수한 전기 절연성 등의 장점을 가지고 있습니다. 건설 및 기반 시설, 자동차 및 운송, 화학 산업, 환경 보호, 전자 및 전기, 선박 및 해양 등 국가 경제의 다양한 분야에서 널리 사용되어 국민들에게 혜택을 주고 있습니다. (출처: 재료과학 및 공학기술)

 

 

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게시 시간: 2022년 3월 15일