자동차 회사에서 자동차의 새로운 안전 기능을 선전하는 광고를 TV에 게재할 때 자동차 앞유리나 주변 창문에 대해 언급하는 경우는 거의 없지만 이러한 차량에서 귀하를 둘러싸고 있는 유리는 귀하의 안전을 염두에 두고 설계 및 제조되었습니다. 자동차 유리지만 다른 유형의 유리와 모양은 같지만 기능이 매우 다릅니다.
대부분의 가정에서 각 방의 창문은 표준 유형의 유리로 만들어지며 깨지면 큰 파편으로 부서집니다. 미닫이 유리문이나 앞문을 제외하고 이러한 가정용 창문은 자동차 창문과 같은 양의 변형을 받지 않습니다. 반면에 자동차는 일생 동안 많은 구덩이, 암석 및 휀더를 만나게 됩니다. 이 때문에 자동차 유리는 차량의 구조와 내부 탑승자를 보호하기 위해 두 가지 유형의 안전 유리로 제조됩니다. 첫 번째 유형의 유리는 접합 유리라고 합니다. , 앞유리용입니다. 두 번째 유형의 유리는 강화 유리로 알려져 있습니다. , 차량의 측면 및 후면 창에 사용됩니다.
나중에 우리는 유리 제조업체가 두 층의 유리 사이에 얇은 필름 층을 삽입하고 열과 압력을 통해 함께 융합하여 접합 유리를 만드는 방법을 배웁니다. 또한 강화유리가 가열 및 급속 냉각 과정을 통해 어떻게 강도를 얻는지 살펴보겠습니다. 이러한 다양한 제조 및 강화 스타일이 없다면 자동차 유리는 우리와 외부 요소 사이의 단순한 장벽에 불과할 것입니다.
접합 유리와 강화 유리는 각각 기능이 다르지만 함께 사고 시 차량 내부를 보호하고 날카로운 유리가 날지 않도록 보호하며 전복 시 루프의 강성을 유지하고 측면 에어백이 전개될 때 사용자를 보호합니다. 다음 페이지로 이동하여 이러한 유형의 유리가 처음 사용된 시기와 이유를 알아보겠습니다.
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20세기 초에 말이 없는 마차는 거친 바람으로부터 운전자를 보호하기 위해 유리를 사용하기 시작했습니다. 그러나 그 당시 사용된 표준 형태의 유리는 날아오는 파편으로부터 탑승자를 적절하게 보호하지 못했습니다. 또한 물체가 유리에 부딪히거나 차량이 사고를 당하는 경우 탑승자에게 위험을 초래했습니다.
1903년 프랑스 화학자 에두아르 베네딕투스(Edouard Benedictus)는 건조된 콜로디온 필름으로 채워진 유리 플라스크를 떨어뜨렸을 때 깨지지 않는 유리의 비밀을 우연히 발견했습니다. 그는 필름으로 코팅된 유리가 금이 갔지만 원래의 모양을 유지했음을 발견했습니다. 그러나 이 접합 유리는 1920년대까지 자동차에 구현되지 않았습니다[출처:Time].
자동차 제조업체는 사고 시 탑승자의 안전을 최적화하고 정상적인 운전 조건에서 승객을 발사체로부터 보호하기 위해 앞유리에 접합 유리를 사용했습니다. 그러나 모든 이점에도 불구하고 첫 번째 유형의 접합 유리는 내천공성이 제한적이었습니다. 오늘날의 접합 유리는 폴리비닐 부티랄의 얇은 층으로 구성되어 있습니다. (PVB) 두 층의 단단한 유리 사이에 삽입됩니다.
1930년대 후반부터 자동차 제조사들은 접합유리 외에도 강화유리를 사용하기 시작했습니다. 이 유형의 유리는 차량의 측면 및 후면 창에 사용되며 유리의 외부 표면과 코어를 강화하는 가열 및 급속 냉각 과정을 통해 강도를 얻습니다.
1960년대에 이르러 미국 대중은 자동차가 단순히 외모 그 이상을 위해 설계되어야 한다는 것을 점점 더 인식하게 되었습니다. 이러한 깨달음은 부분적으로는 특정 차량이 야기하는 위험과 정부 안전 표준의 필요성을 폭로하려는 소비자 운동가 랄프 네이더(Ralph Nader)의 작업에서 파생되었습니다. 이에 대한 대응으로 미국 정부는 1970년에 NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)를 설립했습니다[출처:Bowen].
그 이후로 NHTSA는 자동차 유리를 포함한 차량 안전의 모든 영역에 영향을 미치는 규정을 시행했습니다. 자동차 유리에 대한 FMVSS(연방 자동차 안전 표준)에는 다음이 포함됩니다.
이제 자동차 유리가 어떻게 만들어졌는지 알았으니 어떻게 만들어졌는지 알아보겠습니다.
자동차 유리 구매 및 교체를 위한 팁[출처:ABC 뉴스]
접합 유리는 두 개의 유리 조각 사이에 폴리비닐 부티랄(PVB) 층을 끼워서 만듭니다. 유리와 PVB는 일련의 압력 롤러로 밀봉된 다음 가열됩니다. 이러한 압력과 열의 조합은 PVB를 유리에 화학적 및 기계적으로 결합합니다. 기계적 결합은 PVB의 접착력을 통해 발생하고 화학적 결합은 PVB와 유리의 수소 결합을 통해 발생합니다.
PVB의 삽입된 레이어는 충돌 시 유리가 에너지를 흡수하도록 하고 날아오는 발사체의 침투에 대한 유리 저항을 제공합니다. 또한 태양으로부터 오는 자외선(UV) 광선의 최대 95%를 굴절시킵니다[출처:Reuters]. 접합 유리는 깨지거나 구멍이 날 수 있지만 PVB와의 화학적 결합으로 인해 손상되지 않은 상태로 유지됩니다.
접합 자동차 유리의 강도는 자동차에서 두 가지 매우 중요한 기능을 수행하도록 합니다. 첫째, 조수석 에어백이 올바르게 전개되도록 합니다. 운전석 측 에어백은 스티어링 휠에서 운전자 쪽으로 똑바로 날아가는 경향이 있지만, 조수석 에어백이 전개되면 앞유리에서 조수석 쪽으로 튕겨져 나갑니다. 에어백은 1/30초라는 놀라운 속도로 전개되며 2,000파운드(907kg)의 힘을 견딜 수 있습니다. 앞유리는 사고 시 승객을 보호하기 위해 에어백의 속도와 힘을 모두 흡수해야 합니다. 그 강도 때문에 접합 유리는 사고 시 탑승자를 차 안에 가둘 수 있습니다. 과거에는 유리가 충분히 강하지 않아 탑승자가 앞유리를 통해 빠져나갈 수 있었지만 오늘날의 앞유리는 더 많은 보안을 제공합니다.
전개된 에어백의 힘을 흡수하고 승객을 차량 내부에 유지하는 것 외에도 적층 앞유리는 자동차 지붕에 강도를 제공합니다. 앞유리는 전복 중에 지붕이 좌굴되거나 승객에게 완전히 충돌하는 것을 방지합니다. 접합 유리 앞유리의 강성과 강도가 없으면 많은 지붕이 특정 종류의 사고에서 승객에게 더 큰 위험을 초래할 것입니다.
앞 유리에서 작은 칩을 발견하더라도 걱정하지 마십시오. 강도를 유지하기 위해 나가서 앞유리 전체를 교체할 필요가 없습니다. 일부 작은 칩은 앞유리 칩 수리 키트로 빠르고 쉽게 수리할 수 있습니다. 대부분의 자동차 매장에서는 이 키트를 약 $10에 판매하며 문제가 있는 부분에 수지를 주입하고 문제 영역에서 과도한 공기를 제거할 수 있습니다. 유리를 수리하고 나면 패치 작업을 거의 눈치채지 못할 것입니다.
강화유리가 어떻게 만들어지고 어떻게 보호되는지 알아보기 위해 다음 페이지로 넘어가겠습니다.
강화유리는 접합유리 못지않게 차량의 안전에 중요하지만 형태와 기능면에서 큰 차이를 보입니다. 이 유형의 유리는 자동차 주변 유리(사이드라이트라고도 함)에 사용됩니다. ) 및 후면 창(또는 백라이트 ). 강화 유리는 가열한 다음 송풍기 시스템을 통해 유리를 실온으로 빠르게 냉각시켜 생성됩니다.
유리 표면은 유리 중앙보다 훨씬 빨리 냉각되고 수축하여 압축 응력을 일으킵니다. , 유리의 중심은 온도 때문에 팽창하여 인장 응력을 생성합니다. . 그게 무슨 뜻이야? 특정 길이로 당기거나 늘어날 수 있는 유리 조각(인장 응력)과 동시에 아래로 밀림과 압축(압축 응력)이 가능한 유리 조각을 상상해 보십시오. 가열 및 냉각 과정을 통해 얻은 인장 및 미는 응력은 강화 유리에 인장 및 압축 강도를 부여합니다. 이 둘의 차이는 유리에 원래 있던 강도의 5~10배를 제공합니다.
일반적인 강화 유리 조각의 가장자리는 매우 약합니다. 이것은 부분적으로 템퍼링 공정의 냉각 단계에서 열이 빠르게 방출되기 때문에 발생합니다. 이 약한 영역을 보완하기 위해 유리는 가장자리에서 연마됩니다. 강화 유리가 깨지면 작고 둔한 조각으로 부서집니다. 압축 응력과 인장 응력의 차이로 인해 유리가 이러한 방식으로 파손될 수 있습니다. 유리를 당기거나 밀면 템퍼링 과정에서 상당한 양의 에너지가 생성됩니다. 유리가 깨지면 이 에너지가 방출되어 유리가 작은 조각으로 부서집니다[출처:AIS Glass Solutions].
그 강도 때문에 강화 유리는 자동차 운전의 일상적인 사용을 견딜 수 있습니다. 그것이 없었다면 우리 차는 구덩이를 만나거나 휀더에 빠지거나 문을 닫을 때마다 유리로 가득 차게 될 것입니다.
그 강도와 견고한 안전 기록 때문에 일부 자동차 제조업체는 자동차의 모든 영역에 접합 유리를 적용하는 것을 고려하고 있습니다. 일부 대형 차량에서 이미 사용 중입니다. General Motors는 대형 사고 시 탑승자를 차량 내부에 머물게 하기 위해 승합차의 뒷유리에 설치했습니다. BMW와 같은 일부 제조업체는 도난을 방지하기 위해 이미 일부 모델의 사이드라이트에 접합 유리를 배치했습니다. 그것이 제공하는 안전 향상 외에도 접합 유리는 내부에 PVB가 있기 때문에 우수한 소음 감쇠 역할도 합니다[출처:Allen].
그러나 차량 전체에 접합 유리를 구현하는 데는 한 가지 문제가 있습니다. 긴급 상황에서 재빨리 차에서 나와야 하는 탑승자가 도움 없이 접합 유리를 깨뜨릴 수 없다는 것입니다. 접합 유리는 강도 때문에 강화 유리보다 깨지는 데 10배 더 오래 걸릴 수 있어 약하고 부상당한 승객이 탈출하기 어려울 수 있습니다[출처:Allen]. 이 딜레마는 자동차 설계자가 우리 자동차에 더 많은 접합 유리를 사용하는 새로운 방법을 고안하는 것을 막지 못했습니다. 예:cielo 지붕 (이름은 "하늘"에 대한 스페인어 단어에서 유래) 컨셉카 서킷 전체에 등장했습니다. Cielo 지붕은 운전자의 머리 뒤로 자동차 앞유리를 확장하여 전체 지붕을 단일 접합 유리 조각으로 변환합니다[출처:Allen].
자동차 유리는 안전과 편안함만을 위해 설계된 것이 아닙니다. 유리 제조업체와 자동차 제조업체도 유리 재활용 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 자동차 유리를 만드는 동안 생산된 일부 초과 유리는 재활용되지만 자동차 유리가 자동차에 장착되면 코팅 및 발열체와 같은 추가 물질로 인해 재활용이 더 어려워집니다.
이러한 딜레마에도 불구하고 유리 제조업체는 유리를 더 강력하고 안전하며 새 차량에 적용할 수 있도록 만들기 위한 새로운 아이디어를 계속해서 모색하고 있습니다. 그것에 대해 많이 생각하지 않을 수도 있지만 현대식 강화 유리와 접합 유리가 없으면 우리 차량은 안전하지 않을 것입니다.
