모스 굳기계
1. 개요
모스 굳기계는 광물의 긁힘에 대한 상대적인 저항력을 나타내는 척도이다. 이 척도는 한 광물이 다른 광물을 긁을 수 있는 능력에 기반하며, 다이아몬드를 굳기 10으로, 활석을 1로 하여 10단계로 구성된다. 모스 굳기계는 야외에서 광물을 식별하거나 분쇄기의 성능을 평가하는 데 활용되며, LCD 커버 유리나 터치스크린의 경도 평가에도 사용된다. 수정 모스 굳기계는 공업 분야에서 사용되는 물질을 추가하여 15단계로 확장되기도 한다.
| 정의 | 긁힘에 대한 저항을 측정하는 정성적 서수 척도 |
|---|
| 창시자 | 프리드리히 모스 |
|---|---|
| 최초 발표 | 1812년 |
| 고대 사용 | 테오프라스토스 (기원전 300년경)와 플리니우스 장로 (기원후 77년경)가 사용한 긁힘 경도 시험 |
| 척도 범위 | 1 (가장 무름) ~ 10 (가장 단단함) |
|---|---|
| 특징 | 숫자가 높을수록 단단함 절대적인 경도를 나타내지 않음 척도 간격이 일정하지 않음 |
| 1 | 활석 |
|---|---|
| 2 | 석고 |
| 3 | 방해석 |
| 4 | 형석 |
| 5 | 인회석 |
| 6 | 정장석 |
| 7 | 석영 |
| 8 | 황옥 |
| 9 | 강옥 |
| 10 | 다이아몬드 |
| 분야 | 광물학 보석학 재료과학 |
|---|---|
| 측정 방법 | 더 단단한 물질로 긁어보기 기준 물질과의 비교 |
| 경도 | 물질이 변형에 저항하는 능력 |
|---|---|
| 긁힘 경도 | 긁힘에 대한 저항을 측정 |
| 비커스 경도 | 압입 경도 측정 방법 |
| 로크웰 경도 | 압입 경도 측정 방법 |
| 독일어 | Mohs' Härteskala |
|---|---|
| 영어 | Mohs hardness |
| 일본어 | モース硬度 (Mōsu kōdo) |
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1812년 과학 -
1812년 2월 12일 일식
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1812년 과학 -
1812년 8월 7일 일식
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재료과학 -
전자 이동도
전자 이동도는 전기장 내에서 전자의 평균 이동 속도를 나타내는 물리량으로, 재료의 불순물 농도와 온도에 의존하며, 다양한 산란 메커니즘과 측정 방법을 통해 연구되고 반도체 소자 성능에 중요한 영향을 미친다. -
재료과학 -
이온 주입
이온 주입은 원하는 원소를 이온화하여 고체 표면에 주입하는 기술로, 반도체 도핑, 금속 표면 처리 등 다양한 분야에 활용되며, 결정학적 손상, 스퍼터링, 안전 문제 등의 문제점을 야기한다.
2. 표준 광물
| 모스 굳기 | 표준 광물 | 화학식 | 절대 굳기 | 이미지 | 설명 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 활석 | Mg3(Si4O10)(OH)2 | 1 | -- | 가장 무른 광물로, 매끄러운 감촉이다. 손톱으로 쉽게 긁을 수 있다. |
| 2 | 석고 | CaSO4·2H2O | 3 | -- | 손톱으로 간신히 긁을 수 있다. |
| 3 | 방해석 | CaCO3 | 9 | 동전으로 문지르면 간신히 긁을 수 있다. | |
| 4 | 형석 | CaF2 | 21 | -- | 칼날로 쉽게 긁을 수 있다. |
| 5 | 인회석 | Ca5(PO4)3(F,OH) | 48 | -- | 칼로 간신히 긁을 수 있다. |
| 6 | 정장석 | KAlSi3O8 | 72 | 칼로 긁을 수 없고, 칼날이 손상된다. | |
| 7 | 석영 | SiO2 | 100 | -- | 유리나 강철 등에 흠집을 낼 수 있다. |
| 8 | 토파즈 (황옥) | Al2SiO4(F,OH) | 200 | -- | 석영에 흠집을 낼 수 있다. |
| 9 | 코런덤 (강옥) | Al2O3 | 400 | -- | 석영과 토파즈 모두에 흠집을 낼 수 있다. |
| 10 | 다이아몬드 (금강석) | C | 1500 | -- | 지구상의 광물 중 가장 단단하며, 코런덤에도 흠집을 낼 수 있다. |
표준 광물과 시료 물질을 서로 문질러 긁힌 자국 유무로 굳기를 측정한다. 실제로 존재하는 화학 물질(인공물, 천연물) 중에서 모스 굳기로 가장 단단한 것은 다이아몬드이다.
3. 상대적인 굳기
모스 굳기계는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 열 가지 광물을 이용하여 상대적인 굳기를 나타낸 것이다. 1812년 독일의 광물학자 프리드리히 모스가 고안했으며, 대 플리니우스의 『자연사』에도 비슷한 개념이 언급되어 있다.
어떤 광물로 다른 광물을 긁었을 때 긁히는지 여부로 굳기를 결정하며, 1부터 10까지의 숫자로 표시한다. 예를 들어, 어떤 광물이 인회석(굳기 5)으로는 긁히지만 형석(굳기 4)으로는 긁히지 않으면 굳기는 4.5이다. 금강석은 가장 단단한 광물로 굳기 10이다.
모스 굳기는 서수 척도이기 때문에, 각 굳기 단계 사이의 절대적인 관계는 일정하지 않다. 예를 들어, 강옥(굳기 9)은 황옥(굳기 8)보다 두 배 단단하지만, 금강석(굳기 10)은 강옥보다 거의 네 배나 단단하다.
다음은 모스 굳기와 경도계로 측정한 절대 굳기를 비교한 표이다.
다음 표는 상대적인 굳기, 각 광물의 사진, 광물용 경도계로 측정한 절대 굳기값을 보여준다.
흑연은 약 1도, 손톱은 2.5도, 동전은 3~3.5, 쇠못은 4.5, 유리는 5.5, 칼날은 5.5~6.5, 쇠줄은 6.5 정도의 굳기를 보인다.
4. 일상생활에서 접하는 물질의 모스 굳기 (기준)
모스 굳기계는 일상생활에서 다양한 물질들의 굳기를 가늠하는 데 유용하게 사용된다. 예를 들어, 인간의 손톱은 굳기가 2.5 정도이고, 구리 동전은 3.5, 못은 4.5, 유리는 5, 칼날은 5.5 정도의 굳기를 가진다. 이러한 굳기 비교를 통해 각 물질의 상대적인 단단함을 이해할 수 있다.
5. 수정 모스 굳기계
종종 황옥(굳기 8)과 금강석(굳기 10) 사이에 기준 광물을 더 추가하여 15개로 만든 수정 모스 굳기계가 쓰인다. 표준 광물과 시료 물질을 서로 문질러 긁힌 자국 유무로 경도를 측정한다. 실제로 존재하는 화학 물질(인공물, 천연물) 중에서 모스 굳기로 가장 단단한 것은 다이아몬드이다. 연마제 등의 경도 지표로서, 공업 분야에서 자주 이용되는 물질을 추가하여 15단계로 수정된 수정 모스 경도가 사용되는 경우가 있다.
6. 활용
모스 굳기계는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 광물들을 서로 긁어 흠집이 나는 정도를 기준으로 굳기를 상대적인 10가지 순서로 나눈 것이다. 이 지표를 통해 특정 암석 물질의 굳기를 대략적으로 측정할 수 있다. 예를 들어 굳기 5의 인회석과 긁어서 흠집이 생긴 물질 A를 굳기 4의 형석과 긁었을 때 형석에 흠집이 나면, 물질 A의 굳기는 4와 5 사이라고 할 수 있다.
모스 굳기계는 1812년 독일의 광물학자 프리드리히 모스가 만들었으며, 오늘날까지 굳기의 여러 지표 중 하나로 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 기원후 77년에 출판된 대 플리니우스의 『자연사 (Naturalis Historia)』에서 처음 언급되었다.
모스 굳기는 절대 굳기와 비교했을 때 순서만 보존될 뿐 그 간격에 규칙성이 없다. 예를 들어, 모스 굳기계에서 경도 9도인 강옥은 경도 8도의 황옥보다 두 배 정도 단단하지만, 경도 10도인 금강석은 강옥보다 거의 4배 가까이 단단하다.
다음은 모스 굳기계의 기준이 되는 광물과 그에 따른 상대 굳기를 나타낸 표이다.
흑연(연필심)은 약 1도, 손톱은 2.5도, 동전은 약 3~3.5, 쇠못은 4.5, 유리는 5.5, 칼날은 5.5~6.5, 쇠줄은 6.5 정도의 굳기를 보인다.
아래 표는 모스 굳기계로 측정 가능한 다른 물질 및 광물들의 상대 굳기를 나타낸다.
모스 굳기계는 정확도가 떨어지지만, 야외 지질학자들이 긁는 도구를 사용하여 광물을 대략적으로 식별하는 데 유용하게 쓰인다. 또한, 분쇄에 유용하여 굳기가 알려진 특정 제품을 가장 잘 분쇄할 분쇄기 종류와 분쇄 매질을 평가할 수 있다.
전자 제조업체는 LCD의 커버 유리나 OLED의 봉입재와 같이 평판 디스플레이 부품의 내구성을 시험하고, 소비자 가전제품의 터치스크린 경도를 평가하는 데 이 척도를 사용한다.