1. 전자비임과 시편과의 상호작용{전자들이 15내지 25kV의 전압에 의하여 가속되어 시편과 충돌하면, 상호작용에 의 하여 여러가지 형태의 방사선을 방출한다. 전자의 속도나 시편의 밀도에 따라서 전자 비임은 시편내 수 ㎛까지 침투해 들어간다. 시편의 표면에 입사되는 전자비임의 직경이 예를 들어 2㎛라고 할지라도 전자들은 시편 에 입사된 후 시편내의 원자들과 상호작용 하여 전자의 에너지를 잃을 때 까지 임의의 방향으로 산란되어 퍼지게 된다. 이 결과, 전자비임이 시편에 입사된 종단면을 보면 전자비임이 시편과 상호작용한 부분이 눈물형 태의 형상을 가지게 된다. 일차 입사전자이 시편의 원자들과 상호작용을 하면 탄성산란 (elastic scattering)과 비탄성산란(inelastic scattering)의 2가지 산란를 겪는다.탄성 산란(Elastic Scattering)탄성산란을 겪은 전자는 전자의 속도나 에너지를 잃지 않은 채 방향만을 바꾼 전자를 말한다. 이와 같은 탄성산란은 전자비임이 시편내 원자핵과 충돌하거나 혹은 매우 가깝 게 통과할 때 발생하는데 이를 backscattered electron(후방산란 전자)이라고 부른다. 이러한 높은 에너지를 가진 backscattered electron은 시편을 빠져 나가기 전에 전자비 임이 처음 입사된 부위보다 떨어진 곳에서 다시 시편내의 원자들과 상호작용을 하여 2 차전자(secondary electrons)를 방출하기도 한다. 만일 backscattered electron이 전 자현미경의 내부 부품을 때릴 때에도 역시 2차전자를 방출시키는데, 이렇게 방출된 2차 전자들은 시편에서 나온 2차전자들과 섞여서 최종 image에 noise로 작용하게 된다.비탄성 산란(Inelastic Scattering)비탄성산란시에는, 입사비임이 시편의 원자와 상호작용하여 입사비임보다 낮은 에너지 의 전자 혹은 2차전자를 방출시킨다. 2차전자들은 0에서 50eV까지의 에너지를 가지며 이러한 2차전자들이 detector에 의하여 취합기(brightness)는 전자비임과 시편의 상호작용에 의 해서 시편의 그 부위에서 발생되는 2차전자의 갯수에 비례한다. 전자비임의 시편의 한점 한점에서 2차전자의 signal을 수집하여 CRT에 보내는데 scanning하는 속도가 빠른 반 면 CRT의 phosphor는 비교적 장시간동안 밝기를 유지하기 때문에 CRT에서는 연속적 인 tone image를 형성한다.SEM의 구성요소Vacuum system(공기 입자 제거),Electrical Optical System(초점 및 전자빔 조 정),Specimen stage(삽입 및 조정),Secondary electron (SE) detector(신호 수 집),Electronics(이미지 표시)Vacuum system 은 TEM 의 진공 system과 유사하게 mechanical pumps와 oil diffusion pumps로 구성되어 있다. 진공 system의 기본 기능은 전자현미경의 column 내에서 공기분자들이 고에너지 입사 전자나 시편에서 방출되는 2차전자들과의 충돌을 방지하도록 column내의 공기를 빼내는 것이다.{Electrical optical system은 전자기렌즈(electromagnetic lenses), deflection coils, 그리고 필라멘트를 떠난 전자 가 시편에 닿을 때 까지 전자비임의 경로를 조절하는 stigmators로 구성 되어 있다. 전자를 방출시키는 전자총 은 SEM에서 중요한 부분중의 하나인 데, 텅스텐 필라민트 음극, LaB6 filament cathode, 그리고 전계방사 음극(field-emission cathode)등이 사용되고 있다. 가장 일반적으로 사용 되는 텅스텐 필라민트 음극의 구성은 우측 그림과 같다.{ LaB6 전자총의 여러가지 design필라멘트는 약 100 ㎛굵기의 V 자 형태의 텅스텐 wire가 금속지지대에 용접되어 있고 또 이 금속지지대는 세라믹 절연체로 절연되어 있다. 텅스텐 필라멘트 가 약 2,700K정도의 온도까지 가열되어 열전자 를 fferty, J. Appl. Phys. 22, 299-309 (1951) )가 LaB6과 같은 희토류산화물이 높은 열전자 방출효과가 있다는 것을 발표한 이래 텅스텐 보다 10배정도 높은 휘도의 LaB6가 전자총에 많이 이용되고 있으나 텅스텐 필라멘트의 작동 진공(10-5)보다 높은 진공(10-6 - 10-7)을 필요로 한다.이 열전자들이 높은 전압이 걸린 양극쪽으로 가속되어 진행하여 전자 비임을 형성하 고, 2개 혹은 3개의 집광렌즈(condenser lenses)에 의해서 2nm이하 크기의 spot을 형 성한다. 일반적으로 spot의 크기가 작을수록 SEM의 분해능은 증가한다. 각각의 렌즈는 고정되거나 혹은 여러가지 크기의 aperture를 가지고 있어서 spot size를 줄이거나 구 면수차(spherical aberration)를 감소시키는데 이용된다.대물렌즈(objective lens)라고 불리우눈 마지막 집광렌즈는 시편의 표면을 scanning 할 마지막 크기의 spot size를 결정하는 역할을 하는데 2개의 deflection coils과 stigmator로 구성되어 있다.Deflection coil은 scan generator에 연결되어 시편 표면에 형성된 전자비임 spot을 체계적으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. SEM의 배율 변경은 시편을 scanning하는 전자비임의 길이를 변화시킴에 따라서 가능하다. 예를 들어 시편위 10mm거리에서 scanning하여 10 cm의 CRT에 영상을 나타내면 배율이 10 x가 되고 10 micrometer 의 거리에서 scanning하면 10,000 x의 배율이 된다.Corrections: 비점수차와 영상의 일그러짐은 SEM에서 종종 발생하는데, 이는 CRT의 화소(pixel)는 둥근데 반하여 시편에 입사되는 전자비임이나 시편에서 방출되는 2차 전 자의 spot이 정확히 둥글지 않기 때문에 발생한다. 시편에 입사되는 타원형의 spot을 CRT pixel의 원형으로 맞추고자 할 때 비점수차가 발생하고, 키면 depth of field도 따라서 증가한다.{주사전자현미경(SEM)의 작동기구위쪽의 "Virtual Source" 은 가속전압에 따른 일 정한 파장(monochromatic)의 전자 비임을 방출하 는 전자총을 나타낸 것이다. 방출된 전자 비임은 일 반적으로 " coarse probe current knob"에 의하여 조절되는 첫번째 집광렌즈(condenser lens)에 의 하여 집광된다. 첫번째 집광렌즈( CL 1)는 전자비 임을 집광할 뿐만 아니라 집광조리개(condenser aperture)를 사용하여 비임의 진행방향에 큰 각도 로 이탈하는 전자들을 제거하여 비임의 전류량을 제한하는데에도 사용된다." fine probe current knob"에 의하여 조절되는 2번째 집광렌즈는 전자들을 얇고 결 이 맞으며(coherent) 고밀도로 집광된 전자비임을 형성하고 사용자가 선택할 수 있는 조리개로서 비임으로부터 큰 각도를 가지는 전자들을 제거한다.일련의 coils들이 scan speed에 의하여 정해진 시간(대개 10-6 sec만큼 되면서 한 점에 유지되면서 TV 수상기와 마찬가지로 scanning을 한다.대물렌즈(Objective lens)가 scanning beam을 시편에 촛점을 맞추도록 한다. 전자비 임이 시편에 충돌하면 시편과 상호작용하여 여러가지 전자들과 X-선등을 방출하는데 주사전자현미경에서는 2차전자(secondary electron)을 이용한다. 비임이 수 10-6 초 동안 머무른다음 다음의 dwell point로 이동하기전에 CRT에 2차전자의 갯수에 비례한 밝기의 pixel을 표시한다. 이러한 과정이 시편의 관찰영역 전체를 초당 30회 정도로 반 복하여 시편의 영상을 CRT에 표시한다.3. SEM을 특징짓는 인자전자현미경의 분해능광학현미경의 작동원리나 한계에 대한 물리적 법칙들이 전자현미경에도 그대로 적용된 다. 차이점은 유리렌즈대신에 전자기렌즈를 사용하는 것과 빛의 파장이 다르다는 것 뿐 이다. 분해능은 illumination s전자총에서 방출된 전자의 속도는 가속전압에 비례하므 로 짧은 파장의 전자비임을 이용하여 고배율을 얻을 수 있다.2차 전자의 발생SEM의 영상이 입체감이 있는 것은 시편의 여러가지 구조적 특징들로 인한 contrast 의 차이에 기인한다. 시편의 서로 다른 부위에서 전자비임이 시편과 충돌할 때 발생하는 2차전자의 수가 서로 다르기 때문에 contrast가 발생하는데 많은 수의 2차전자를 발생 하는 부위는 밝게 보이고 작은 수의 2차전자를 발생하는 부위는 어둡게 보인다. 시편의 부위에 따라 2차전자를 발생시키는 효율(yield of secondary electrons)은 시편의 입 사전자비임에 대한 기울기와 2차전자 detector에 대한 시편부위의 topology에 따라서 변화한다. 2차전자를 발생시키는 효율은 시편 부위가 입사전자비임의 spot에 노출되고 시편의 면이 detector를 향하고 있을 때 가장 높아서 CRT에 밝게 나타난다.또 2차전자 발생 효율에 미치는 인자로서 입사전자비임이 시편의 면과 이루는 각도를 생각할 수 있는데, 만일 입사비임에 시편면과 90도의 각도로서 충돌하게 되면 전자비임 이 시편내로 깊게 침투하게 되고 따라서 시편 내부에서 발생한 2차전자들이 시편 바깥 으로 나올 수 없게 된다. 반대로 입사비임이 시편면과 거의 평행에 가까울 정도로 입사 하게 되면 전자비임이 시편내로 깊숙히 침투하지 못하게 되므로 많은 수의 2차전자들이 시편 바깥으로 나와 detector에 탐지되게 된다. 둥글게 생긴 물체가 납작한 물체보다 전 자비임에 대하여 작은 각도로 위치할 가능성이 높으므로 둥글게 생긴 물체의 바깥쪽으로 둥글게 생긴 영역이 뚜렷이 나타나는데, 이는 2차전자 발생 효율이 높기 때문이다.또한 시편면으로부터 돌출된 얇은 시편부위는 대개 넓고 평탄한 시편부위보다 훨씬 밝 게 나타나는데, 이현상은 주로 시편의 날카로운 모서리에서 많이 발생하므로 " edge effect "라고 부른다. 시편의 얇은 모서리부분이나 돌출된 부위에서는 2차전자들이 시편 밖
1. 결정립 미세화 강화기구에서 강도와 연성의 증가(1) 강도의 증가다결정체 에서는 전위의 운동에 대한 저항력의 요인은 다음의 두 가지가 있다.첫째의 것은 결정립계가 전위의 이동에 대한 장애물로 작용한다. 전위는 결정립계 등과 같은 장애물로 인하여 슬립면상에서 집적한 전위군에 의한 응력 상승 때문에 인접하는 결정립에 차례로 슬립을 일으킨다. 그래서 결정립이 큰 것이 큰 응력집중을 일으키고 이것만큼 응력이 작아져서 결국 항복응력이 감소하게 된다.두 번째로 각 결정립의 슬립이 용이한 방향이 각각 다르기 때문에 변형에 대한 저항이 반대 방향을 갖는 결정립의 변형을 방해한다. 이와 같이 결정립이 미세화 할수록 단위부피당 결정립 수가 많아져 전위의 장애물도 많아진다.항복응력과 결정립의 관계는 Hall-Petch 식으로 설명된다. 여기서 결정립의 크기가 작을수록 항복응력이 커짐을 알 수 있다.(2) 연성의 증가결정립계는 원자공공(vacancy)이 모이는 장소이다. 원자공공을 매개로 하는 전위상승운동이나 공공 그 자신의 흐름이 변형의 요인이 된다. 특히 고온에서는 상온과는 비교할 수 없을 정도로 다수의 원자공공이 존재한다. 이러한 다수의 공공으로 인해 연성이 증가한다.또한 결정립이 미세화 하면 많은 전위가 한 입계에 집적하지 않기 때문에 국부적인 커다란 응력집중은 일어나기 어렵다. 그래서 인성도 풍부해진다.2. 확산변태의 핵생성(8-2.1～5 의 요약정리)확산변태는 핵생성과 성장 두 단계에 거처 일어나며 온도와 시간의 영향을 받는다.핵생성은 상변태의 시작단계로서 임계핵이라는 안정한 입자의 형성단계이다.핵생성시 자유에너지 변화를 검토하면핵생성은 생성위치에 따라 두 가지로 분류한다. 무질서적으로 생성하는 것을 균일 핵생성, 우선적으로 생성하는 것을 불균일핵생성이라고 한다.① 균일핵생성 : 원자를 구로 가정한다.표면에너지 변화와 부피 자유에너지 변화의 영향을 받는다.?G 표면에너지 ?Gr rr*임계반경②불균일핵생성 - 재료내의 불순물에서 나타난다.균일 핵생성에너지 장벽보다 작다.계면 : 계면을 통과하는 연속성에 의해 정의됨.?정 합 계 면 : 원자가 1:1로 만나있을 때 , 격자상수가 거의 동일함
1. 들어가는 글좌우(左右)는 사방(東西南北)과 함께 많이 쓰이는 방향이다. 상하(上下)와는 다르게 단어자체에는 차별이 없는 방향이다. 위-아래의 수직관계가 아닌 좌-우는 수평적인 관계이다. 단어적인 관계와 달리 문화적으로 보면 좌-우는 정확한 수평관계는 아니다. 또한 시대에 따라 존좌-존우의 개념도 변하기도 한다. 오늘날에는 좌익, 좌천(左遷)등 단어를 보면 존우적인 성향이 있다. 하지만, 조선시대에는 우의정보다는 좌의정이 더 높은 벼슬이었다.이 글에서는 단어적으로는 수평적인 좌우이지만, 시대문화적인 면에 따라 변하는 좌우의 존비(尊卑)의 변천을 알아보고자 한다.2. 좌우의 단어적인 의미『說文解字注』 의 ‘左’항을 보면 손으로 손을 돕는 것을 좌, 입으로 손을 돕는 것을 우라고 하였다. 하지만 지금은 돕는다는 의미보다는 방위와 관련된 개념으로 변하였다.사방(東西南北)은 절대적인 방위 개념이지만 좌우는 상대적인 관점의 방위 개념이다. 어느 기준에 의해 좌-우측이 결정이 되며, 이 기준은 유동적이며, 변화될 수 있다. 이 기준점을 중심으로 좌-우측은 다른 방향에 대해 반대 개념을 지니게 된다.서로 마주보는 상대방간에는 반대의 좌-우 개념의 방향으로 표현해야 같은 방향을 표현하게 된다.하지만 위의 사방이나 좌우는 2차원적인 개념이다. 상하관계가 아니지만, 문화적으로는 좌-우는 존비(尊卑)의 대상이 되어온 것도 사실이다.3. 좌우의 문화적 의미 변화문화적 의미라고 표현을 해서 아주 크게 생각할 수도 있지만, 여기서는 언어적 및 과거 사실을 기준으로 전개하고자 한다. 언어는 그 시대의 문화를 많이 담고 있는 자료로 생각하는 것을 전제로 한다.1) 근대 이전의 한국의 좌우개념근대 이전에는 다른 분야와 같이 중국의 영향을 많이 받았다. 좌우의 개념에 있어서도 비슷한 경향을 지닌다. 이것은 중국에서 문화적으로 많은 것을 받아들여서 라고 생각한다.(1) 긍정적인 좌의 의미양(陽)의 의미 상(上)의 의미좌우를 음양으로 구분하면, 좌는 양에 해당된다. 천자(왕이라고 생각됨)가 은 우리 음악 보다는 중국의 것을 높이려는 사대주의적 사고의 결과였다.양의 의미는 아래에서 동의 의미를 갖는다는 부분에서 후설(後說)하겠지만 좌가 의미하는 東은 해가 뜨는 방향이므로 양의 의미로 해석된다.동(東)의 의미 서(西)의 의미좌측이 동의 의미를 갖는 원리를 설명하려면 천자남면 원리부터 시작된다. 천자남면은 북반구에서의 일반적인 주택 형태이다. 이때 좌측은 동쪽, 우측은 서쪽이 된다. 동쪽은 해가 뜨는 방향이므로 왼쪽은 양의 의미가 되고, 생(生), 일(日), 귀(貴), 성(聖),남(男) 등의 의미로 발전된다. 오른쪽은 그 반대로 서쪽을 의미하고, 음(陰), 사(死), 월(月), 천(賤), 속(俗), 여(女) 등의 의미로 발전된다. 풍수사상의 좌청룡 우백호의 좌우도 이에 바탕을 둔 것이라고 할 수 있다.위와 반대로 서쪽의 의미를 갖기도 한다. 이는 북향북면북행시지입직(北響北面北行時之位置)의 경우에 해당한다. 천자남면처럼 어느 건물(집)에 들어갈 때 주인은 남면을 하게 된다. 이때 들어가는 사람은 당연히 북면을 하게 되고, 이때 들어간 손님의 방향은 좌우가 바꾸어지게 된다. 하지만 이의 경우는 좌측이 동쪽으로 인식하는 것만큼 보편화 되어 있지는 않다. 아마도 주(主)가 되는 것은 주인이지 빈객은 않기 때문이라고 사료된다. 위의 경우는 『儀禮』에서 언급되어 있다.(2) 부정적인 좌의 의미좌의 부정적인 의미 左遷위와 다르게 우리 문화에서 좌를 부정적으로 보는 경우도 있다. 그 대표적인 경우로 좌천이라는 단어를 들 수 있다. 좌천은 직위가 떨어지는 부정적인 의미를 갖는다. 이는 중국과 우리 문화권에서 쓰기 방향에 근거하여 쓸 수 있다. 한자의 어필은 세로쓰기이며, 방향은 우에서 좌로 쓰게 된다. 과거 직위를 기록할 때는 당연히 높은 계급부터 낮은 계급 순으로 기록하게 된다. 그렇게 되면 자연스럽게 높은 계급은 우측에 낮은 계급은 좌측에 기록된다. 즉 좌천의 어원은 우측에 기록되어 있는 사람이 좌측으로 옮겨 적히는 것으로부터 기원 되었다.2) 중국의 좌우 의미중무를 중요시 여겼던 민족이나 시대에는 오른손의 사용이 많은 무의 중요성이 컸기 때문에 우를 높이 여겼고, 문치주의가 지배했던 민족이나 문화의 시대에는 좌를 높였다. 우리나라의 고려와 조선시대에는 문치주의이었으므로 존좌의 성향을 가진다.4. 생활에서의 좌우 개념위에서는 역사적인 배경에서 좌우의 의미를 알아보았다. 스케일을 줄여서 일반적인 생활에서의 좌우가 어떻게 인식이 되는지 알아보고자 한다. 여기서는 상례제례와 금줄 안에 숨겨있는 좌우의 의미를 알아보고자 한다.1) 상례관혼상제 중에서 상례는 죽음으로 인해 인간이 맞이하는 마지막 의례라 할 수 있을 것이다. 죽음을 다루는 의식이므로 그 절차 또한 까다롭고 복잡하게 이루어져 있다. 상례의 과정 또한 표식화하여 알아보기 쉽게 만들었으며 좌우 개념이 나타난 곳에만 그 내용을 덧붙였다. 를 살펴보면서 그 내용을 알아보도록 하자.에서도 나타나 있듯이 상례의 과정 중 초종(初終)의 수시(收屍) - 시체가 굳기 전에 손을 고루 펴서 남자는 왼손이 위로, 여자는 오른손이 위로 오게 한다 - 와 입상주(入喪主) - 유복자가 머리를 풀고 웃옷을 입는데 夫喪에는 좌단(왼쪽소매를 걷어서 어깨를 드러내는 것)하고 母喪에는 우단한다 - 의 두 경우에는 죽음의 의례로서 성으로서의 개념인 좌의 의미가 아니라 양으로서의 남자와 음으로서의 여자의 높낮이를 나타내고 있다고 생각된다.초종(初終) 유언(遺言) ( 운명(殞命)( 수시(收屍) (초혼(招魂) (입상주(入喪主) (호상(護喪) (역복(易服),불식(不食) (전(奠) (고묘(告廟) (부고(訃告) 수시(收屍) 시체가 굳기 전에 손을 고루 펴서 남자는 왼손이 위로, 여자는 오른손이 위로 오게 한다.초혼(招魂) 시신을 대면하지 않는 한 사람이 亡人의 윗옷(남-두루마기,여-적삼)을 가지고 지붕에 올라 왼손으로 옷깃을, 오른손으로는 자기허리를 잡는다.입상주(入喪主) 유복자가 머리를 풀고 웃옷을 입는데 부상에는 좌단(왼쪽소매를 걷어서 어깨를 드러내는 것)하고 모상에는 우단한다. 습렴(襲殮) 습렵(襲殮) (대상(大祥) (담제(祭) (길제(吉祭) 표 2 상례의 절차 및 좌우의 차이가 나타난 단계즉 남자의 시신의 경우에서는 왼손을 위로 하고 여자의 경우에는 오른손을 위로하는 차별을 두는 것은 음양사상에서 양은 좌, 음은 우로 규정하고 있다. 따라서 같은 시신이더라도 그 시신이 남자인가 여자인가를 구분하여 각기 반대 손이 위로 오게 하는 것이다.입상주(入喪主)의 경우에도 소매를 보고 누가 돌아가셨는지를 쉽게 알 수 있다.그러나 초혼(招魂) - 시신을 대면하지 않는 한 사람이 망인(亡人)의 윗옷(남-두루마기, 여-적삼)을 가지고 지붕에 올라 왼손으로 옷깃을, 오른손으로는 자기허리를 잡는다 - 의 경우에는 남녀의 구분에 상관없이 망인의 옷깃을 잡는데 이것은 일상과는 다른 비일상의 개념으로 일상생활에서 사용하는 오른손이 아닌 왼손으로 깃을 잡는 것으로 볼 수 있을 것이다. 좌라는 개념이 나타나고 있지만 그 의미가 사뭇 다름을 알 수 있다.초혼의 경우 뿐만이 아니라 습렴(襲殮) - 양쪽 소매로부터 상의를 입힌 후 옷깃을 좌로 여미어 놓는다 - 의 경우는 옷의 여밈과 관계가 있다. 일상복의 여밈은 우임으로 옷을 입고 앞자락을 여밀 때 겉으로 나오는 자락의 가장자리 부분이 오른손을 향하게 된다. 그러나 습렴(襲殮)을 할 때에는 이와는 반대로 좌임의 형태로 나타나고 있는 것을 알 수 있다.또 소렴(小殮) - 이불로 시체를 싸는데 먼저 발, 머리를 싸며 왼쪽으로부터 오른쪽으로 싼다 - 과 대렴(大殮) - 시체를 덮었던 이불을 걷고 먼저 발을 싼 다음 머리를 싼다. 우선 왼편을 여민 후 나중에 오른편을 여민다 - 의 경우에는 일반적으로 생을 오른쪽으로 나타내고 있는 것에 반하여 왼쪽으로 싸는 것은 죽음 사람의 경우이기 때문에 반대로 왼쪽으로부터 시작하는 것으로 사료(思料)된다.2) 제례예로부터 사람이 살아 나란히 있을 때는 남자가 왼쪽에 여자가 오른쪽에 앉는 법이다.『일월출몰(日月出沒)이 이동위시고(以東爲始故)로 동고서비(東高西卑)』 곧 해와 달이 나고 짐이 동쪽으로부터 시작되기 놓는 법이다) 그러나 제수를 진설할 때엔 「3년상」안에는 돌아간 이를 생존한 것처럼 섬기어 지공(旨供)하는 것이므로 갱탕(국)을 오른쪽에 진설하고 3년상 뒤에는 왼쪽에 놓아 음계임을 분명히 한다.좀더 덧붙여 설명을 하자면 제수를 진설할 때 제물의 위치는 신위 맞은 편인 양위(陽位)의 생자(生子) 입장에서 양사(陽事) 개념으로 진설하면 신위 입장에서는 저절로 음사 상태가 되므로 음양의 상황이 바뀌는 문제가 해결된다. 결국 일상적인 음식의 배열은 오른손을 사용하여 음식을 편하게 먹을 수 있도록 한 오른손 문화의 식생활을 보여준다.3) 금줄금줄은 보통 쓰는 새끼줄과는 달리 왼쪽으로 꼰 새끼줄이다. 따라서 인간을 위하여 일상적인 용도로 쓰는 줄이 아니라 신령스러운 기능을 지닌 줄이다. 볏짚이 없는 일부 섬 지방에서는 칡넝굴로 금줄을 만드는데 이때도 왼쪽으로 꼬는 것이 원칙이다. 이러한 금줄은 제의를 행할 때나 새로운 생명체가 태어났을 때, 외부인의 출입을 금지시켜 부정을 막는 장치이며 구체적으로 금줄의 쓰임을 알아보면 산가(産家)의 문전에 치는 것, 장독·술독에 치는 것, 정신제(井神祭) 때의 금줄, 풍신제(風神祭) 때 문전에 치는 것, 치성(致誠)·기도(祈禱)시의 금줄, 물건을 버릴 때 물건에 치는 것, 상시적으로 문전에 치는 것, 상시적으로 촌락전(村落前)에 치는 것 등을 들 수 있다.이렇듯 여러 곳에 쓰이는 금줄의 기능을 3가지 정도로 나누어 살펴보면 화학적 성분으로 동일한 H2O로 구성되는 물이라도 이른 아침 샘에서 길어다 조왕중발에 담으면 정화수가 되는 것처럼, 어떤 사물에 금줄이 둘러지면 일반의 사물과는 달리 뚜렷한 종교적 상징을 지니게 된다.무엇을 막기 위한 '금(禁)줄'은 일정 시간이 지나서 필요가 없게 되면 거두는 것이 보통이다. 마을 입구나 산가(産家)에 드리운 금줄은 동제가 끝나거나 산후(産後) 백 일 정도가 지나면 걷어 치운다. 특히 제관 집에 부정을 막기 위하여 쳤던 금줄은 산제를 지내고 하산하는 즉시 곧바로 걷어 낸다. 반면 '검줄(神繩)' 있다.
1. 열처리의 목적 및 방법▶ 목 적강(鋼,Steel)은 여러 가지 성질을 다양하게 변화시키고, 강도와 소성가공성이 우수하므로 공업 및 구조재로 널리(80%) 사용되고 있다. 다양한 성질은 주로 열처리에 의해서 얻어진다. 보통 열처리는 다음과 같은 목적으로 이루어 지고 있다.① 냉간가공 이나 불균일 냉각에 의한 응력 제거② 열간가공된 강의 결정립조직 미세화③ 바람직한 결정립 조직 유지④ 경도 감소 및 연성 향상⑤ 경도, 내마모성, 인성, 피삭성 향상⑥ 공구강의 절삭능력 향상⑦ 자기적 ·전기적 성질 향상 개선▶ 열처리 방법열처리방법을 크게 구분하면√풀림(annealing) : 주조나 단조후의 편석 및 잔류 응력을 제거하여 연화(軟化) 또는 균질화시키는 방법√노멀라이징(normalizing) : 결정립을 미세화하여 기계적성질이나 피삭성을 향상√퀘칭(quenching) : 연한 상태로부터 가장 경한 상태로 경화√템퍼링(tempering)처리 : 불안정한 조직을 안정한 조직으로 변태시키고 잔류응력 제거 및 인성 개선√표면경화(表面硬化, surface hardening) : 내마모성이 큰 표면과 내충격성이 큰 중심부의 이중조직 형성◆ 풀 림그림 1. 각종 풀림 온도 범위일반적으로 적당한 온도까지 가열한 다음 그 온도에서 유지한 후 서냉하는 방법이며 기본적으로 연화을 목적으로 하며 내부응력의 제거, 절삭성 향상, 냉간가공성 향상 등을 통한 기계적 성질 개선을 목적으로 한다.풀림에는 완전풀림, 항온풀림, 구상화풀림, 응력제거풀림, 연화풀림, 확산풀림, 저온풀림 및 중간풀림 등의 여러 종류가 있다. 그림 1.은 여러가지 풀림처리시 처리온도범위를 나타낸 것이다.(1) 완전풀림(full annealing)완전풀림은 일정온도(아공석강-Ac3점,과공석강-Ac1점)이상의 온도로 가열하고, 그 온도에서 충분한 시간동안 유지하여 오스테나이트 단상 또는 오스테나이트와 탄화물의 공존조직으로 한 다음, 아주 서서히 냉각시켜서 연화시키는 조작방법이다. 따라서 이 경우의 조직은 아공석강에서는 페무 높은 온도에서 가열하면 결정립이 조대화되므로 주의하여야 한다.(2) 항온풀림(isothermal annealing)완전풀림의 일종으로서 단지 항온변태를 이용한다는 차이만 있을 뿐이다. 항온풀림은 강을 오스테나이트화 한 후 600∼650℃(TTT곡선의 nose온도)의 로속에 넣어 이 온도에서 5∼6시간 동안 유지한 다음 꺼내어 공랭하는 방법이다. 합금강은 아주 서냉하지 않으면 페라이트 변태가 끝나지 않으며, 잔류오스테나이트는 베이나이트나 마르텐사이트로 변태하므로 충분히 연화시킬 수 없게 된다. 그러나 이와 같은 합금강도 어느 일정한 온도에서 유지시켜 항온 변태를 시키면 단시간 내에 변태가 끝나므로 쉽게 연화된다.항온풀림은 자동차부품용의 기계구조용 저합금강 뿐만 아니라 합금공구강 및 고속도공구강과 같이 합금원소를 많이 함유하는 공구강에서 풀림시간을 단축시키기 위해서 현장에서 흔히 이용된다.(3) 확산풀림(diffusion annealing)주괴 편석이나 섬유상 편석을 없애고 강을 균질화시키기 위해서 고온에서 장시간 가열하여 확산시키는 열처리를 확산풀림 또는 균질화풀림이라고 한다.가열온도는 합금의 종류나 편석 정도에 따라서 다르며, 주괴편석 제거인 경우 1200∼1300℃, 고탄소강에서는 1100∼1200℃, 단조나 압연재의 섬유상 편석을 제거하기 위해서는 900∼1200℃ 범위에서 열처리하는 것이 적당하다. 확산풀림을 할 때 풀림온도가 높을수록 균질화는 빠르게 일어나지만 결정립이 조대화되므로 주의하여야 한다.(4) 구상화풀림(spheroidizing annealing)그림 2. 열처리 조직에 따른 피삭성소성가공이나 절삭가공을 쉽게 하기 위해서, 기계적성질을 개선하기 위해서, 또는 퀘칭시 균열이나 변형발생을 방지할 목적으로 탄화물을 구상화시키는 열처리를 구상화풀림이라고 한다. 보통 제강회사에서 이 구상화처리를 실시한다. 이 처리는 특히 공구강에서는 매우 중요한 처리로서, 퀘칭의 전처리로서 탄화물을 필히 구상화시킬 필요가 있다.시멘타이트가 구상화로 인해 시멘타이트리조직에 따른 피삭성의 차이를 나타낸 것이다.그림 3. 탄화물의 구상화처리방법또한 전술한 바와 같이 공구강 등에서는 탄화물을 구상화시킴으로써 퀘칭경화 후 인성을 증가시키며, 퀘칭균열 방지효과도 있다. 구상화풀림 방법에는 그림 3.과 같은 4가지가 주를 이루고 있다.(5) 응력제거풀림(stress relief annealing)단조, 주조, 기계가공 및 용접 등에 의해서 생긴 잔류응력을 제거시키기 위해서 A1점 이하의 적당한 온도에서 가열하는 열처리를 응력제거풀림이라고 한다.통상 재결정온도(450℃) 이상 A1 변태점 이하에서 행한다. 이 온도에서 두께 25㎜당 1시간 유지하고, 두께 25㎜당 200℃/h로 서냉시킨다. 일반적으로 가열온도가 높아질수록 재료는 연해지고, 잔류응력에 의해 소성변형이 일어나므로 응력이 완화제거된다. 일반적으로 탄소량이 많은 강일수록 잔류응력이 많고, 또 제거하기가 어렵다. 잔류응력제거와 함께 결정립의 미세화나 조직의 조절도 동시에 하고자 할 경우에는 완전풀림이나 노멀라이징을 한다.(6) 연화풀림(softening annealing)대부분의 금속 및 합금은 냉간가공을 하면 가공경화에 의하여 강도가 증가되고 취약해지며, 특히 강에서는 탄소량이 많을수록 가공경화도가 커진다. 이렇게 경화된 것을 절삭가공을 한다든지, 또는 더 많은 냉간가공을 하고자 할 때에는 강을 일단 연화시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 적당한 온도로 가열하여 가공조직을 완전히 회복시키거나 재결정 및 결정립 성장을 시켜야 한다.그림 4. 냉간가공재의 가열에 의한 성질변화그림 4.와 같이, 연화과정은 3단계(가열온도 상승과 회복, 재결정, 결정립 성장)으로 이루어진다.첫단계인 회복은 가공에 의해서 증가된 전위밀도 감소와 전위의 재배열로 인한 연화이고, 재결정은 변형된 입자 속에서 변형되지 않은 새로운 결정입자로 대체하는 과정이며, 온도가 더욱 높아지면 미세한 입자가 응집, 조대화되는 결정립성장 단계로 된다.이러한 변화는 내부에너지를 감소시킴으로써 보다 안정한 상태로 가고자 오스테나이트 상태로 만들어주기 위한 것이다.② 주조품이나 단조품에 존재하는 편석을 제거시켜서 균일한 조직을 만들기 위함이다.(2) 방법① 보통 노멀라이징 :그림 5. 노멀라이징의 3가지 방법강을 A3 또는 Acm점보다 30∼50℃ 정도 높은 온도로 가열하여 균일한 오스테나이트 조직으로 만든 다음 대기중에서 냉각하며 이때가열시간은 25㎜당 30분이다.② 2단 노멀라이징 : 대형부품(두께 75㎜ 이상)이나 고탄소강(0.6∼1.0C)의 백점이나 내부균열을 방지하기 위하여 사용된다.③ 항온 노멀라이징 : 기계구조용 탄소강이나 저탄소 합금강의 피삭성을 향상시키기 위하여 사용된다.그림 4.14는 3가지 노멀라이징 처리곡선을 나타낸 것이다.◆ 퀘칭강을 연한 상태로부터 가장 경한 상태로 급격하게 변화시킴으로써 열처리효과를 가장 실감나게 해주는 방법이다.퀘칭의 목적강의 퀘칭(quenching)은 오스테나이트화 온도로부터 급랭하여 마르텐사이트 조직으로 변태시켜서 강을 경화하는 열처리방법을 말하는데, 그 목적은 강의 종류에 의해 2가지로 대별된다.공구강 처럼 다른 금속재료를 절삭가공하기 위해 되도록 단단하거나 내마모성이 큰 재료는 고탄소 마르텐사이트의 특징인 큰 경도를 그대로 이용한다. 따라서 많은 공구강에서는 템퍼링온도를 150∼200℃의 비교적 낮은 온도로 하거나, 고합금강에서처럼 500∼600℃로 템퍼링을 하더라도 퀘칭상태와 거의 같든지 혹은 그 이상의 경도가 얻어지도록 하여야 한다.구조용 강처럼 강도도 요구되지만 오히려 강한 인성이 요구되는 용도로 제공하기 위해 일단 퀘칭해서 마르텐사이트 조직으로 하고, 500∼700℃의 상당히 높은 온도로 템퍼링을 해서 퀘칭상태에 비해 훨씬 낮은 경도 강도의 상태로 만드는 것이다.◆ 심랭처리⑴ 목적잔류오스테나이트가 존재하면 퀘칭경도의 저하, 치수불안정 및 연마균열 등의 문제점이 따르므로 퀘칭한 강을 0℃ 이하의 온도로 냉각하여 마르텐사이트화 하는 처리를 심랭처리(深冷處理, subzero treatment)라고 한다. 이 처리에 의해서 하여 균열발생을 방지하는 것이 좋다.심랭처리시 처리온도에서의 유지시간이 꼭 필요하지는 않지만 일반적으로 25mm당 30min 유지하고 있다. 심랭처리온도로부터 상온으로 가열하는데에는 공기중에서 방치하는 자연해동방법도 있지만 작업성이나 잔류응력해소라는 면에서는 수중에 투입하여 급속해동(急速解凍,up-hill quenching)시키는 것이 좋다. 심랭처리에 사용되는 냉매로는 드라이아이스와 액체질소가 있다.◆ 템퍼링(1) 목적① 퀘칭으로 인한 내부응력(內部應力, internal stress) 때문에, 가공시 응력의 변화나 완화로 인해 변형이나 균열이 발생할 수 있다.② 마르텐사이트조직은 높은 경도에 비해 항복점이나 탄성한계가 낮다. 그래서 용도에 따라 적당한 인성을 유지하기 위해서 템퍼링을 해야만 한다.③ 마르텐사이트 조직은 불안정하여 과포화된 탄소가 탄화물로서 석출하려는 경향이 강해서 체적의 수축이 일어난다. 또 잔류오스테나이트가 함유된 경우에는 사용중에 마르텐사이트로 변태하여 체적의 팽창을 일으킨다. 150∼200℃에서의 템퍼링으로 경도를 크게 저하시키지 않고도 이와 같은 조직의 불안정성을 다소 제거할 수 있다. 템퍼링을 한마디로 정의하면 퀘칭에 의해 형성된 불안정한 조직을 안정한 조직으로 변태시킴과 동시에 잔류응력을 감소시키고, 특히 인성을 개선시키기 위하여 A1점 이하의 적당한 온도로 가열유지 및 냉각하는 조작이라고 말할 수 있다.(2) 방법① 저온템퍼링높은 경도와 내마모성을 필요로 하는 경우에는 주로 150∼200℃의 저온템퍼링을 해서 마르텐사이트 특유의 경도를 떨어뜨리지 않고 치수안정성과 다소의 인성을 개선시키고 있다. 템퍼링시간은 25mm 두께당 30분 유지하는 것이 일반화되어 있고, 템퍼링 온도로부터의 냉각은 공랭을 한다.② 고온템퍼링그림 6. 다양한 냉각경로로 인한 강의 조직상(a) 0.80%C (b) 0.45%C (c) 1.0%CA(오스테나이트), B(베이나이트), C(시멘타이트), F(페라이트),P(펄라이트),M(마르텐사이트),Ms(마르텐사이트
결정립 미세화 강화기구에서 강도와 연성의 증가, 확산변태의 핵생성
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[민속] 전통문화에서의 좌와우
