Stefano Stefano   39-08-02 00:00 (0) 재료과학에서 전위(轉位,dislocation)의 의미는 결정을 구성하는 원자들이 제대로된 일정한 격자구조를 갖지 못하고 결함으로 뒤틀려있는 것을 말합니다. 말하자면 결정체 구성으로 볼때 원자들이 더 들어가 있거나 부족한 모습을 한 것입니다.  이 결합은 외부로부터 전단력을 가하면 결함이 미끌어져 가듯이 힘을 가한 방향으로 이동하여 예전의 결함은 새로운 위치에서 결함이 자리잡게 됩니다. 여기 답글은 비전문가 입장에서 답변하는 것이므로 자세한 사항은 재료과학서적(특히 원서)를 자세히 읽어보면 명확히 이해할 수 있을 것입니다.  원서를 권하는 이유는 번역서는 아무리 읽어봐도 무슨 뜻인지 모르는 경우가 많기 때문입니다. (1) 질문에서 원자의 충진율이 높은슬립면에서 전위가 잘 움직인다는 의미는 과잉으로 들어가 있는 원자주위에서 잘 미껄어져 간다는 의미로 보입니다.  세라믹의 경우 이들 전위가 잘 움직이지 못하는 이유는 ①근본적으로 내부 결함이 적고 ②다른 재료에 비해서 전위가 이동하는 방향이 지극히 제한되어 있기 때문인 것으로 봅니다.  금속결정의 경우 결함이 이동하여도 즉시 새로이 자리잡는 현상이 있고 결합의 중심에 있는 원자들의 최외곽 전자는 어느 한 원자에 속해있는 것이 아니고 항상 원자들 사이을 이동해갈 수 있어서 외부변형에 의해서도 쉽게 변형을 일으키지만 잘 깨지지 않는 이유가 될 것입니다. (2)여기서 slip면이라고 하면 결함이 내부에 존재하고 그 결함이 제자리 잡으면서 옆으로 미끌어져 이동하는 면이 되는데 재료에 따라서 slip면은 결정구조상 이동이 쉬운 면이 있고 어려운면이 있는데 세라믹의 경우는 그 전위가 이동하여 새로이 자리잡을 수 있는 방향(통로)가 별로 없기 때문이겠지요.  세라믹도 fcc bcc 등 여러형태를 가지고 있고 겉으로 튼튼해 보이지만 외력이 가해졌을 때 저항하다가(응력으로 버티다가) 굴복(Yield)할 수 밖에 없는 점에 도달 했을 때 이리저리 변형된 새로운 격자구조를 만들면서 견디지 못하고 단한번에 파손되는 이유가 되겠지요. 외형이 중요한 것이 아니라 체질이 중요하다는 것을 생각해 보세요. 마치 나라가 허약하여(전위가 있어서) 외적이 침입했을 때(외력을 받았을 때) 피난갈 수 있는 곳이 많이 있다면 그 나라는 고난은 당하겠지만 하루 아침에 무너지지는 않는 것과 같은 것이라고 생각하면 될 것 같습니다. (3)"슬립면에서 충격을 흡수하면 연성을 가진다"에서 "연성(ductility)"은 외부에서 재료에 응력을 가했을 때 잘 변형이 일어나는 성질을 말합니다. 연철은 순수한 철의 함량을 높인 것으로 철사줄처럼 쉽게 구부러지거나 늘이면 늘어나는 성질을 가지고 있지요.  여기서 언급하는 슬립면은 앞서 언급한 결함이 미끌어져 이동할 수 있는 면입니다.  스립면을 따라서 원자가 이동하여 새로 안정하게 자리잡기 때문에 부러진 것이 아니지요.  (4)종합하면 세라믹이 금속에 비해 잘 깨지는 이유는 ①세라믹의 결정격자내에 존재하는 결정결함이 금속에 비해 현저히 적다는 것과 ②외부로부터 결합력을 초과한 응력(stress)이 가해졌을 때 이를 수용하여 금속처럼 수많은 Slip면을 따라 변형(Yielding)될 수 있는 구조를 갖지 않기 때문인 것으로 생각됩니다.  dislocation에 관해서는 재료공학관련 서적에서 많이 접할 수 있는 주에입니다.  아래의 Site에 그림으로 설명된 것도 보입니다. 참고하세요. http://www-sgrgroup.materials.ox.ac.uk/lectures/introceram/3structure%20.pdf (0) 재료과학에서 전위(轉位,dislocation)의 의미는 결정을 구성하는 원자들이 제대로된 일정한 격자구조를 갖지 못하고 결함으로 뒤틀려있는 것을 말합니다. 말하자면 결정체 구성으로 볼때 원자들이 더 들어가 있거나 부족한 모습을 한 것입니다. 이 결합은 외부로부터 전단력을 가하면 결함이 미끌어져 가듯이 힘을 가한 방향으로 이동하여 예전의 결함은 새로운 위치에서 결함이 자리잡게 됩니다. 여기 답글은 비전문가 입장에서 답변하는 것이므로 자세한 사항은 재료과학서적(특히 원서)를 자세히 읽어보면 명확히 이해할 수 있을 것입니다. 원서를 권하는 이유는 번역서는 아무리 읽어봐도 무슨 뜻인지 모르는 경우가 많기 때문입니다. (1) 질문에서 원자의 충진율이 높은슬립면에서 전위가 잘 움직인다는 의미는 과잉으로 들어가 있는 원자주위에서 잘 미껄어져 간다는 의미로 보입니다. 세라믹의 경우 이들 전위가 잘 움직이지 못하는 이유는 ①근본적으로 내부 결함이 적고 ②다른 재료에 비해서 전위가 이동하는 방향이 지극히 제한되어 있기 때문인 것으로 봅니다. 금속결정의 경우 결함이 이동하여도 즉시 새로이 자리잡는 현상이 있고 결합의 중심에 있는 원자들의 최외곽 전자는 어느 한 원자에 속해있는 것이 아니고 항상 원자들 사이을 이동해갈 수 있어서 외부변형에 의해서도 쉽게 변형을 일으키지만 잘 깨지지 않는 이유가 될 것입니다. (2)여기서 slip면이라고 하면 결함이 내부에 존재하고 그 결함이 제자리 잡으면서 옆으로 미끌어져 이동하는 면이 되는데 재료에 따라서 slip면은 결정구조상 이동이 쉬운 면이 있고 어려운면이 있는데 세라믹의 경우는 그 전위가 이동하여 새로이 자리잡을 수 있는 방향(통로)가 별로 없기 때문이겠지요. 세라믹도 fcc bcc 등 여러형태를 가지고 있고 겉으로 튼튼해 보이지만 외력이 가해졌을 때 저항하다가(응력으로 버티다가) 굴복(Yield)할 수 밖에 없는 점에 도달 했을 때 이리저리 변형된 새로운 격자구조를 만들면서 견디지 못하고 단한번에 파손되는 이유가 되겠지요. 외형이 중요한 것이 아니라 체질이 중요하다는 것을 생각해 보세요. 마치 나라가 허약하여(전위가 있어서) 외적이 침입했을 때(외력을 받았을 때) 피난갈 수 있는 곳이 많이 있다면 그 나라는 고난은 당하겠지만 하루 아침에 무너지지는 않는 것과 같은 것이라고 생각하면 될 것 같습니다. (3)"슬립면에서 충격을 흡수하면 연성을 가진다"에서 "연성(ductility)"은 외부에서 재료에 응력을 가했을 때 잘 변형이 일어나는 성질을 말합니다. 연철은 순수한 철의 함량을 높인 것으로 철사줄처럼 쉽게 구부러지거나 늘이면 늘어나는 성질을 가지고 있지요. 여기서 언급하는 슬립면은 앞서 언급한 결함이 미끌어져 이동할 수 있는 면입니다. 스립면을 따라서 원자가 이동하여 새로 안정하게 자리잡기 때문에 부러진 것이 아니지요. (4)종합하면 세라믹이 금속에 비해 잘 깨지는 이유는 ①세라믹의 결정격자내에 존재하는 결정결함이 금속에 비해 현저히 적다는 것과 ②외부로부터 결합력을 초과한 응력(stress)이 가해졌을 때 이를 수용하여 금속처럼 수많은 Slip면을 따라 변형(Yielding)될 수 있는 구조를 갖지 않기 때문인 것으로 생각됩니다. dislocation에 관해서는 재료공학관련 서적에서 많이 접할 수 있는 주에입니다. 아래의 Site에 그림으로 설명된 것도 보입니다. 참고하세요. http://www-sgrgroup.materials.ox.ac.uk/lectures/introceram/3structure%20.pdf