유리 열파손

정의

유리 열파손은 유리 면의 온도 차로 생긴 열응력이 파괴 강도를 넘어 생기는 균열 파손이다.

창호 설계와 시공 품질을 묻는 문제에서 반복적으로 출제된다.

발생 원리

햇빛을 받은 유리 가운데는 따뜻해져 팽창한다.

프레임에 가려진 가장자리는 차가워서 덜 팽창하고, 팽창을 막는다.

그 구속으로 가장자리에 인장응력이 몰리고, 강도를 넘으면 균열이 생긴다.

균열은 절단 결함이 있는 가장자리에서 시작해 수직으로 뻗는다.

계산 예제

가상의 예로, 풀림 판유리의 가장자리는 20℃, 중앙부는 55℃까지 가열된다고 하자.

온도차는 중앙과 가장자리의 차이이므로 55에서 20을 뺀 35℃다.

35℃는 온도차가 큰 편이라 열파손 위험이 크게 증가한 구간이다.

이때는 강화 처리 유리를 쓰고, 가장자리 연마와 탄성 가스켓을 함께 적용한다.

종류 비교

유리 종류에 따라 열파손에 견디는 힘이 달라진다.

풀림유리는 열파손 저항이 가장 낮고, 큰 날카로운 파편으로 깨진다.

열강화유리는 중간 수준의 저항을 가지며, 가장자리 약점이 남아 있다.

완전강화유리는 저항이 가장 높지만, 가공 후 절단이 불가능하다.

자주 틀리는 점

시험에서 자주 틀리는 세 가지를 짚는다.

첫째, 열파손을 뜨거워서 깨진다고만 쓰면 감점된다. 온도차와 가장자리 응력을 함께 써야 한다.

둘째, 배강도유리를 강화유리와 같은 효과로 보면 안 된다.

셋째, 온도차 기준과 프레임 설계를 빠뜨리지 않는다.

직접 풀기

배강도유리는 표면 압축응력이 강화유리보다 작다.

방금 배운 내용으로 직접 풀어 보자.

표면 압축응력이 큰 강화유리가 열응력 저항도 더 높다.

정리

열파손은 온도차로 생긴 열응력이 가장자리에서 파괴 강도를 넘을 때 일어난다.

대책은 강화 처리, 가장자리 연마, 팽창 여유 확보다.

온도차가 클수록 위험이 커지므로 설계 단계에서 함께 검토한다.