무기재료

무기재료(無機材料, Inorganic materials)는 무기화합물을 재료로 사용한 것을 말한다. 탄소를 주체로 하는 화합물을 유기물이라 하고, 그 밖의 것을 무기물이라 한다.

무기물

무기물(inorganic material)은 공기, 물, 돌, 모래, 석회, 광물 등 탄소(C)를 포함하지 않는 물질이다. 이는 탄소를 기본으로 하는 유기물과 다른 점이다. 생명체의 영양분과 밀접한 유기물은 산소와 인, 질소, 수소 등의 성분으로 구성되고, 유기용매에 잘 녹는다. 단, 탄소를 포함해도 유기물에서 제외되는 몇몇 가지가 있다. 산화탄소(탄소산화물)와 탄산염 등은 무기물에 속한다. 무기물은 가열해도 타지 않으며, 변화가 없다고 알고 있지만, 강화솜의 경우는 다르다. 강철(강화)솜Fe를 가열하면, 연소 중 산소와 결합하여 산화철이 생성된다.

무기재료 기술

무기재료는 금속·요업·전자·기타 재료로 분류할 수 있으며, 일반적으로 비중·강도가 크고 내열성·내식성이 큰 것이 특징이다.

금속재료는 대부분 용도에 맞게 성질을 변화시킨 합금으로 사용하며 철과 비철로 구분한다. 현재 공업적 용도의 대부분은 탄소를 주합금 성분으로 하는 탄소강(炭素鋼)으로서, 저탄소강은 구조(構造)용으로, 또한 고탄소강은 일반 절삭(切削)공구인 면도칼·드릴 등에 이용된다.

탄소강에 니켈·크롬·망간·규소·몰리브덴·붕소·구리·인· 유황 등 특수원소를 소량 가한 합금강(合金鋼)은 우수한 성질을 요구하는 기계구조 부품으로 사용된다. 주철(鑄鐵)은 탄소를 1∼4% 함유하고 그 외에 규소·망간·유황·인 등을 소량 함유한 다성분계 합금으로 여러 가지 모양을 주물로 부어 만들 수 있어 편리하다. 비철금속인 구리(Cu)는 전성(展性)·전기전도도가 좋아 전선으로 많이 쓰이지만 그 합금 또한 이용도가 크다. 구리와 아연 합금인 황동(黃銅)은 전연성(展延性)이 크고 내식성(耐蝕性)이 강하며 가공이 편리하여 장식류·식기류 등에 이용되어 왔고, 황동에 망간·철·알루미늄·니켈·주석 등을 가한 복잡한 합금은 해수의 침식에 강해 선박부품·스크루 등에 이용되고 있다. 청동(靑銅)은 구리와 주석을 주성분으로 하는 합금으로 강도가 크고 연성도 좋으며 내식성·내마모성이 우수하여 예로부터 포신(砲身)의 재료로 사용되었고, 인청동(燐靑銅)은 경도가 커서 스프링 재료로 쓴다.

제1차대전 후 항공기의 발달로 가볍고 강한 재료의 필요에 따라 알루미늄·마그네슘 등의 경금속합금(輕金屬合金)이 발달하였다. 순수한 알루미늄은 고압송전선 등에 사용되나 강도가 약하기 때문에 구리·마그네슘·규소·망간·크롬 등을 합금한 듀랄루민계 합금으로 만들어 항공기의 주요 재료로 사용한다.

요업재료는 규산염이 주성분이며, 규산염은 지각의 약 60%를 차지하는 풍부한 자원이다.

도기 및 자기의 제조는 점토·고령토·장석·규석 등을 혼합하여 곱게 분쇄한 후 성형·소성하며, 소지(素地) 표면에 유약(釉藥)을 발라 구워 광택이나 색을 나타내기도 한다. 도자기는 고열에 견디고 내식성과 강도·경도가 크며 전기절연성이어서 식기·완구를 만들며, 위생도기·전기애자·타일·붉은 벽돌·테라코타 등 건축재료와 이화학기구로 쓰인다.

유리(glass)는 규사를 주성분으로 소다회·장석·석회석 등을 혼합·용융하여 성형하며, 광선을 잘 통과시켜 건축용 판유리·식기·병·이화학기구 등을 만든다. 유리를 급랭강화(急冷强化) 처리하면 매우 강인한 강화유리가 얻어지며, 또 최근 발명된 유리의 미결정화(微結晶化)로 이제까지 얻어지지 않은 우수한 기계적·열적 성질을 가진 유리 기구가 얻어졌다.

토목건축에 필수재료인 시멘트(cement)는 가격이 싸며 성형이 쉽고 경화력이 매우 클 뿐만 아니라, 내수성·내부성(耐腐性)을 가지고 있어 영구건조물을 만드는 데는 다른 대체품을 찾을 수 없다. 가장 많이 쓰이는 포틀랜드 시멘트와 공기중에서 경화하는 기경성 시멘트, 공기 및 물속에서 경화하는 수경성 시멘트가 있으며, 특수시멘트로서 내산(耐酸)시멘트·치과용 시멘트 등이 있다. 시멘트는 그냥 쓰기보다는 골재(骨材)를 혼합한 철근콘크리트로 쓰는 것이 대부분이다.

금속을 녹인다든가 도자기를 구울 때는 고온에 견딜 수 있고 침식을 받지 않는 재료가 필요하다. 이러한 공업재료가 내화물(耐火物)이며 벽돌로 성형해서 사용하고 주성분에 따라 여러 가지로 구분한다. 점토질·납석질 벽돌은 대개 도자기 소성로에 쓰며 마그네시아질·크롬질 벽돌은 철이나 구리를 녹이는 노(爐)에 쓴다. 규석질·고알루미나질 벽돌은 중요한 내화물이다. 융점이 2,000∼3,500℃인 산화물·탄화물·질화물(窒化物) 등과 코발트·크롬·니켈·철과 같은 금속분말과의 복합체인 서멘트(cermet)도 내열재료이며, 로켓·미사일에 필요한 내열재료로는 코발트－몰리브덴－철계 합금이나 크롬－코발트계 합금의 영역을 넘어서 산화알루미늄·산화베릴륨·산화마그네슘·산화지르코늄 등 순산화물계나 탄화물·질화물·규화물 등 초고온재료가 쓰이게 되었다.

경도가 큰 탄화규소분말이나 알루미나를 종이나 베에 접착하거나 결합제를 혼합하여 성형한 연마재(硏磨材)는 가공재료이며, 금속표면에 유리성분을 얇게 녹여붙여 금속강도와 유리의 내식성을 살린 법랑(法瑯)은 이화학용 기기로 많이 쓰인다.

전자재료의 하나인 반도체(半導體)로 형성된 트랜지스터는 진공관을 대신하여 전기통신·전자계산·제어공학 분야에 일대 혁신을 가져왔다. 트랜지스터는 진공관보다 형체가 작고 견고하며 수명이 길다. 또한 낮은 전압에서 동작하고 전력소모량이 적은 등의 여러 가지 장점을 가지고 있다. 원자로재료는 핵연료·감속재·반사재·냉각재·차폐재 등이 있는데, 강도가 좋고 밀도 및 열전도율이 크고 열팽창성이 적으며, 화학적 침식에 강해야 한다. 일반적으로 핵연료로는 탄화우라늄(UC)을 쓰며, 감속재료로는 흑연 중수(重水) 등이 쓰인다.

무기재료와 유기재료의 차이점

유기물이라고 하는 것은 기본적으로 생물이 만드는 것으로 탄소 원자를 포함한 물질이다. 또한 그것들로부터 파생되는 것과 같은 인공적이고 탄소를 포함한 화합물도 유기물이다. 단, 일산화탄소 및 이산화탄소는 탄소 원자를 포함하지만 무기물로 분류가 되는 것이다. 무기물은 물이나 공기나 금속 등 생물에서 유래하지 않은 물질이다. 일반적으로 플라스틱이나 약품 등이 유기 재료이기 때문에 석유에서 합성되는 경우도 많다.

무기는 광물, 금속, 유리 등이다. 유리에서도 금속에서도 유기 유리, 유기 금속도 있으므로 절대라고는 말할 수 없다만, 화학이 진행되기 이전부터 있던 재료로, 천연자원으로부터 정제 등에서 입수하는 것이 많다.

유기 화합물

탄소를 포함한 화합물(이산화탄소나 금속의 탄산염 등 소수의 예외를 제외함)의 총칭이다. 탄소원자로 이루어진 골격을 구조의 기본으로 하여 정해진 분자구조를 가진다. 생물체를 구성하는 중요한 요소로, 웰러에 의한 요소 합성(1828년) 이전에는 생명력에 의해서만 만들어지는 것으로 되어 있었다. 현재 약 100만 가지 종류가 알려져 있으며, 일용품, 공업제품, 의약품 등의 소재로 널리 이용된다.

무기화합물

탄소 이외의 원소의 화합물 및 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산화합물 등의 간단한 탄소화합물을 총칭한다.

다시 정리해보면 "원래 무기란, "생물의 힘을 빌리지 않고 광물 등에서 만들어 낼 수 있는 것"이라는 뜻이었다

"그리고 과학적으로 양자 간의 차이점을 조사한 결과, 유기 화합물은 모두 탄소 골격의 분자 구조를 가진 화합물로 밝혀졌기 때문에 탄소화합물을 '유기화합물'이라고 부르게 되었다."

​그러나, 앞에서 이야기햇듯이 이산화탄소와 같은 탄소화합물은 탄산칼슘과 염산을 혼합하는 것으로 '비생물 유래'인 화합물로부터 간단히 만들 수 있으므로, '무기'로 분류되어 있다. 아직 화학이 발달하지 않았던 시절, 알코올이나 아세트산 등의 화합물은 발효 등의 방법으로 생물의 힘을 빌려야만 만들어졌던 것이다.

"유기"와 "무기" 사이에는 "생물 유래"와 "비생물 유래"라는 엄연한 경계가 존재했던 것이다. 그런데, 현재는 대부분의 유기화합물을 비생물 유래의 원료로부터 만들어낼 수 있으므로, 정의는 조금 불명료하게 되었다. 하지만, 다음과 같은 정의가 거의 틀림없다.

​즉, "유기 화합물은 일산화탄소나 이산화탄소와 같은 비생물에서 유래한 단순한 화합물을 제외한 탄소화합물의 총칭"이다. 그러므로, 칼슘은 탄산칼슘은 무기화합물이 되지만, 젖산칼슘과 초산칼슘은 유기화합물이 된다.

참고자료

• 〈무기 재료〉, 《토목용어사전》
• 〈무기재료기술〔서설〕〉, 《위키문헌》
• 〈무기물(inorganic material)〉, 《사이언스올》
• 다사랑, 〈무기재료와 유기재료의 차이점〉, 《네이버 블로그》, 2021-03-30

같이 보기

• 유기재료
• 무기물
• 무기화합물
• 탄소화합물
• 금속재료
• 세라믹
• 유리

이 무기재료 문서는 소재에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재 □■⊕, 원소, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지 소재 감광재 • 경화제 • 그래핀볼 • 그리스 • 금박 • 금속 • 금속재료 • 기름 • 나노소재 • 나프타 • 내화재 • 단열재 • 단일소재 • 도금 • 도전재 • 도체 • 동박 • 마감재 • 마찰재 • 막 • 매질 • 메타물질 • 무기재료 • 바닥재 • 박막 • 반도체 • 방부제 • 방음재 • 방진재 • 방청제 • 벽지 • 보강재 • 보온재 • 복합동박 • 복합소재 • 부도체 • 부산물 • 부식 • 부자재 • 불순물 • 살균제 • 소재 • 쇠붙이 • 수용액 • 시료 • 신소재 • 실리카젤(실리카겔) • 알루미늄 호일 • 에어로젤 • 엑소일렉트로겐 • 연마재 • 외장재 • 용매 • 용액 • 용융염 • 용질 • 원료 • 원소재 • 원자재 • 원재료 • 유기재료 • 유체 • 윤활유(윤활제) • 융해 • 은박 • 은박지 • 잉곳 • 자성체 • 자원 • 자재 • 재료 • 재질 • 전고체 • 전구체 • 절연체 • 접착제 • 접합재 • 접합제 • 제진재 • 주괴 • 중간재 • 증기 • 증착 • 차음재 • 천연소재 • 천연자원 • 천장재 • 철스크랩 • 첨가제 • 첨단소재 • 초전도체 • 촉매 • 컴파운드 • 코르크 • 코팅 • 쿠킹호일 • 탄소소재 • 탄소 에어로젤 • 페인트 • 포장재 • 폭발물 • 피복 • 피복재 • 호일(포일) • 흡음재 암석 각섬암(곱돌) • 간석기(마제석기) • 감람석 • 곡옥 • 골재 • 광물 • 광석 • 구리(동) • 규산염 • 규암(차돌) • 금 • 녹색편암 • 다이아몬드 • 대리석(대리암) • 돌 • 돌멩이 • 뗀석기(타제석기) • 루비 • 마그마 • 머드 • 모래 • 무쇠(주철) • 무연탄 • 바위 • 반려암 • 방해석 • 백금 • 백운암 • 벽돌 • 변성암 • 보석 • 비취 • 사암 • 사장석 • 사파이어 • 석고 • 석기 • 석영(수정, 쿼츠) • 석재 • 석탄 • 석회 • 석회암(석회석) • 섬록암 • 세라믹 • 셰일(혈암) • 쇠 • 수성암 • 스테인리스강 • 스피넬(첨정석) • 슬래그 • 시멘트 • 심성암 • 아메트린 • 아스콘 • 암석 • 암편 • 에메랄드 • 역암 • 역청탄 • 오석 • 오일셰일(함유셰일, 유혈암) • 오팔 • 옥 • 용암 • 운모 • 운석 • 원료탄 • 원석 • 유리 • 은 • 응회암 • 이암 • 이판암 • 인공 다이아몬드 • 인광석 • 자갈 • 자수정 • 잔석기 • 장석 • 점토(찰흙) • 점판암 • 정장석 • 조암광물 • 조흔색 • 종유석 • 준광물 • 지르콘 • 지하자원 • 진흙 • 천연암석 • 철광석 • 철기 • 철재 • 청금석 • 청동기 • 콘크리트 • 큐빅 • 토사 • 토파즈 • 퇴적암 • 편마암 • 편암 • 현무암 • 혼펠스 • 화강암 • 화산암 • 화성암 • 황철석 • 휘석 • 흑요석 • 흙 • 희토류 섬유 가죽 • 거위털(구스다운) • 거즈 • 고급가죽 • 고무줄 • 광목 • 광물섬유 • 광섬유 • 극세사 • 금속섬유 • 기모 • 깃털 • 끈 • 나노셀룰로스 • 나일론 • 나파가죽 • 낙타털 • 네오프렌 • 노르디코 • 누비 • 능직 • 다기능성 탄소나노튜브 섬유 • 다운 • 대마 • 데님 • 동물섬유 • 돼지가죽 • 라이오셀(리오셀) • 레이온(인견) • 리넨(린넨) • 마 • 마닐라삼 • 마닐라지 • 마분지 • 말가죽 • 메쉬 • 면 • 면직물 • 면화 • 명주 • 모 • 모다크릴 섬유 • 모달 • 모시 • 모직물 • 모피 • 목재 • 목화 • 무기섬유 • 무명 • 밍크털 • 반합성섬유 • 밧줄 • 방모 • 방모사 • 방모직물 • 방적 • 방직 • 방직섬유 • 뱀가죽 • 벨로아 • 벨벳 • 벨보아 • 보풀 • 부직포 • 붕소섬유 • 비건가죽 • 비단(실크) • 비스코스 • 삼베 • 새끼줄 • 석고보드 • 석면 • 석영섬유 • 섬유 • 세라믹섬유 • 셀룰로스 • 소가죽 • 소모 • 소모사 • 소모직물 • 솜 • 솜털 • 수자직(주자직) • 순모 • 슈퍼섬유 • 스웨이드(세무) • 스판덱스 • 시어서커 • 식물섬유 • 실 • 실리카섬유 • 아라미드 • 아세테이트 섬유 • 아크릴 섬유 • 악어가죽 • 알칸타라 • 암면 • 양가죽 • 양모 • 양모사 • 양모직물 • 오리털(덕다운) • 옷감 • 우레탄 • 울 • 원단 • 원모 • 원목 • 원사 • 유기섬유 • 유리섬유 • 인조가죽 • 잔털 • 재생섬유 • 종이 • 직물 • 짚 • 천 • 천연가죽 • 천연섬유 • 천연펄프 • 캐시미어 • 코듀로이(골덴) • 타조가죽 • 탄소섬유 • 탄화규소섬유 • 털 • 털실 • 텐셀 • 토끼털 • 패브리칸 • 펄프 • 평직 • 프로믹스 • 플란넬 • 플리스(폴라폴리스) • 피혁 • 합성섬유 • 합판 • 혼방 • 화학섬유(인조섬유) 수지 (플라스틱) ABS • EVA • PVC • 고무 • 공중합체 • 라텍스 • 레진 • 모노머 • 목타르 • 바이오플라스틱 • 본드 • 부틸 • 부틸고무 • 부틸테이프 • 비닐 • 비닐기 • 비닐론(비날론) • 생고무 • 생분해성 플라스틱 • 송진 • 수액 • 수지 • 스티로폼 • 스펀지 • 시트 몰딩 컴파운드(SMC) • 실리콘 • 아스팔트 • 아크릴 • 에폭시 • 엔지니어링 플라스틱 • 염화비닐 • 천연고무 • 천연수지 • 콜타르 • 타르 • 페놀수지 • 페트(PET, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) • 페트병 • 포지드 카본 • 폴리머(중합체) • 폴리비닐알코올 • 폴리실리콘 • 폴리아미드 필름 • 폴리아크릴 • 폴리아크릴로나이트릴 • 폴리에스테르(폴리에스터) • 폴리에틸렌 • 폴리염화비닐 • 폴리염화비닐라이덴 • 폴리올레핀 • 폴리우레탄 • 폴리카보네이트 • 폴리프로필렌 • 플라스틱 • 필름 • 합성고무 • 합성수지 • 호박 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반