초록 ▼

유리의 조성 선정은 매우 복잡한 일이다. 많은 유리의 물성은 넓은 조성범위에 걸쳐 매우 완만하게 조성에 따라 변한다. 많은 연구에 의해 조성으로부터물성을 예측하기 위한 많은 자료가 구축되어 왔다. 고전모델은 물성이 조성의 선형함수라고 가정하였으나 이 가성식은 가장 보편적인 조성범위에서 유리의 몇가지의 물성에 성공적으로 적용될 수 있었다. 그러나 조성과 물성의 관계를 더 잘 연계시키기 위해서는 실험이더 효율적으로 수행되어야 하며 실험계획을 위한 과학적인 접근이 도입되어야 한다. 실험계획법중 혼합물계획법은 한 성분이

유리의 조성 선정은 매우 복잡한 일이다. 많은 유리의 물성은 넓은 조성범위에 걸쳐 매우 완만하게 조성에 따라 변한다. 많은 연구에 의해 조성으로부터물성을 예측하기 위한 많은 자료가 구축되어 왔다. 고전모델은 물성이 조성의 선형함수라고 가정하였으나 이 가성식은 가장 보편적인 조성범위에서 유리의 몇가지의 물성에 성공적으로 적용될 수 있었다. 그러나 조성과 물성의 관계를 더 잘 연계시키기 위해서는 실험이더 효율적으로 수행되어야 하며 실험계획을 위한 과학적인 접근이 도입되어야 한다. 실험계획법중 혼합물계획법은 한 성분이 독립변수에 영향을 미치는 문제를 분석하는데 유용한기법으로 유리에 응용이 가능한 방법이다. 그러나 유리는 유리형성범위라는 제한이 있으므로 이 제한을 수용할 수 있는 혼합물계획법중의 꼭지점계획법이 필요하다.본 연구의 주목적은 유리형성범위라는 제한을 두고 꼭지점계획법을 적용하여 유리의 조성과 물성의 관계와 최적조성을 잘 예측할 수 있는가를 규명하고자 한다. 즉 경험적인 실험에서 벗어나 체계적이고 계획적인 실험을 행하여 얻어진 자료를 통계학적으로 분석하여최소의 실험회수로 최대의 정보(유리의 물성과 조성간의 관계, 최적조성)를 얻고자 하는 것이다. 실험대상의 유리계는 기본적인 물성들에 대한 연구가 비교적 잘 이루어져 이 연구의결과와 비교가 용이한 Na2O-Al2O3-SiO2계이고, 측정대상의 물성은 열팽창계수, 탄성율, 굴절율, 밀도 및 전기전도도이다. 조성의 선정은 꼭지점계획법을 따르고, 실험자료는 일반적인 2차회귀모형에 fitting시키며, 비선형방법을 사용하여 유리형성범위내의 모든 조성에 대한여러 물성의 예측치와 최적의 물성을 나타내는 조성을 예측하고자 하였다.측정 물성치를 fitting한 대부분의 회귀모형은 통계적으로 매우 유의하게 나타났다. 얻어진 회귀식으로부터 계산된 물성치와 측정 물성치는 제시된 제한조성범위내에서 상당히 잘일치하였다. 본실험과 같이 조성이 간단한 유리계에서는 꼭지점계획법에서 제시된 조성이외에 체계적으로 부가적인 조성을 첨가함으로서 다소 더 정확한 예측이 가능함을 알 수 있었다. 최적화 분석에 의하여 요구 물성치를 갖는 조성을 쉽게 예측할 수 있었다. 또한 더정확한 조성-물성간의 관계 모델을 유도하기 위해 이 방법의 적용성에 대한 계속적인 연구가 필요하다고 생각된다.본 연구의 결과로부터 유리공업적으로 용도에 따른 유리의 최적조성 선정과 생산자는 제품관리를 원활히 할 수 있으며 특수한 용도의 유리를 개발하고자 연구하는 연구자에게는 적은실험으로 체계적이고 과학적으로 접근하는데 도움이 되리라 기대된다.

Abstract ▼

Choosing a glass composition is a more complicated exercisethan may at first appear. Many glass properties vary fairly smoothly with compositionacross a considerable range. Most experimental work has obviously led to dataallowing the prediction of properties from the composition. The

Choosing a glass composition is a more complicated exercisethan may at first appear. Many glass properties vary fairly smoothly with compositionacross a considerable range. Most experimental work has obviously led to dataallowing the prediction of properties from the composition. The classic models nearlyall assume that a property is a simple linear function of composition and unfortunatelysimple this additive equations are successful for several important properties over therange of compositions most often used. To get a better correlation an experiment mustto be performed most efficiently and then a scientific approach to planning theexperiment must be empolyed. The mixture design of experimental design is astatistical technique useful analysing problems in which one component influence adependent variable or response and may be available for glasses. Since the glass havethe additional restricted condition, which is the limit of ranges of glass formations,extreme vertices design of mixture design including this constraint is necessary forglasses.The primary goals of this study were to show the relations between properties andcompositions of glasses obtained by applying extreme vertical design satisfying aboveconditions and to compute an optimal composition from specifications of properties byusing optimization technique. That is, the goal was to obtain the maximuminformations through the minimum experiments by using the statistical techniquesanalysing data from the sysmatic and scientific experiments instead of the trial-errorexperiments. The glass to be investigated was Na2O-Al2O3-SiO2 system which iscomparable with the properties reported from many scientists. It have been measuredproperties like thermal expansion, bending strength, refractive index, density andelectrical conductivity. Experimental data analysed by statistical methods resultingin valid and objective conclusions.The most of the fitted quadratic model on our property data were significantstatistically. The properties calculated from the fitted equation agreed very well withthe measured properties. We knew that the additional compositions except for those ofextreme verices were necessary to yield a slightly better result for the simple systemlike this study. Also an optimal composition have been calculated from specifications ofproperties by using optimization technique. We think that much still remains to be doneto build a more scientific analysis for dealing with accurate composition-propertyrelationships.We expect these rusults to contribute to the choosing a glass for any paticular purposeand to the controlling the product for the glass manufacturer and to developing a glassfor the special application.

목차 Contents

• 1) 서론...7
• 2) 실험...9
• 2.1 실험방법...9
• 2.2 조합의 선정...10
• 3) 결과...15
• 3.1 유리전이온도...15
• 3.2 밀도...15
• 3.3 굴절율...18
• 3.4 열팽창계수...18
• 3.5 전기전도도...20
• 3.6 곡강도...21
• 3.7 경도...22
• 4) 고찰...25
• 5) 결론...32
• 6) 참고문헌...32
• 연구수행관련 논문발표 목록서...34
• 자체평가서...35