유약에서 말하는 결정 crystal 이란?

필자의 글 등에서 유약에서 표면에 결정을 만들어 무광이 된다는 표현이 많이 등장하는데 유약에 익숙하지 않은 사람은 잘 이해하기 힘들어 한다. 유약=유리라는 것도 알아야하기에 몇가지 설명을 하자면 다음과 같다.

전제: 화학에서의 결정이란 규칙적으로 반복되는 원자 배열 구조를 말한다. 흔히 떠올리는 크리스털 잔이나 보석은 머리 속에서 지우고 시작해야한다. (크리스털 잔은 실제 결정이 아니고 유리이다)

유약은 기본적으로 유리이다. 유리란?
유리의 원료중 대표적인 것이 실리카(광물학에서는 석영, 재료적으로는 주로 규석으로 부른다. 모래알에 반짝이는 것이 대부분 이것이다)인데 자연 상태에서는 대부분 결정 상태로 존재한다. 화학적으로 규칙적으로 반복되는 구조로 되어 있다. (아래 그림의 왼쪽) 즉 결정 구조이다.  이것이 녹는 온도에 이르면 불규칙한 배열로 바뀌는데 (아래 그림 오른쪽) 녹은 이후 냉각이 되어도 이 상태를 유지하는 것이 실리카이다. 즉 상온에서 결정 상태도 가능하고 비결정 상태도 가능한 신기한 재료이다. (붕소, 인 등도 가능하지만 실리카가 지각에 워낙 풍부해 얻기 쉽다)

그런데 유약은 실리카만 있는 것이 아니고 실리카를 잘 녹게 해주는 성분, 색이나 표면 특성을 위해 첨가해주는 성분도 있다. 이들은 실리카가 풍부하다면 실리카의 화학 구조 속에 같이 자리를 잡고 들어가 있게 되지만 실리카가 부족한 상태라면 자리 잡지 못하고 따로 자기만의 구조 즉 규칙적 배열을 만들게 된다. 이것이 유약에서 말하는 결정이 생성된다 혹은 석출된다고 표현하는 것이다.

특히 이렇게 따로 결정을 잘 만드는 것이 있는데 아연이 대표적이다. 또한 마그네슘도 잘 만든다. 그 외 니켈, 철, 망간 등이 있고 칼슘은 좀 애매한 편이고 스트론튬, 바륨은 결정이 생기기 거의 어렵다. 특이하게도 티타늄은 조성에 따라 결정을 잘 만들기도 반대로 다른 결정의 생성을 방해하는 것처럼 작용하기도한다. 이는 티타늄 글에 좀더 자세히 설명.