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도가니

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목차

1. 개요

도가니는 금속이나 기타 물질을 고온에서 가열, 용융, 정련하는 데 사용되는 용기이다. 동유럽과 이란에서 기원전 6~5천년경에 처음 등장했으며, 구리 제련에 주로 사용되었다. 로마 시대에는 합금 기술 발전에 따라 다양한 형태의 도가니가 개발되었고, 중세 시대에는 대형 도가니가 등장하여 금속 가공에 활용되었다. 현대에는 실험실, 산업 현장, 교육 기관 등에서 다양한 재료와 형태로 제작되어 사용되며, 화학 분석, 금속 제련, 반도체 재료 생산 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

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도가니
지도 정보
기본 정보
종류용기
용도물질을 가열하는 데 사용
재료도자기
흑연
점토
금속
탄화 규소
역사
초기 형태고대 이집트: 초기 도가니 사용
고대 그리스: 더 발전된 형태의 도가니 사용
중세 시대: 연금술에서 중요한 도구
근대산업 혁명 시대에 광범위하게 사용
재료별 특징
도자기 도가니고온에 강함, 화학적 안정성이 높음
흑연 도가니열전도율이 높음, 급격한 온도 변화에 강함
금속 도가니열전도율이 높음, 기계적 강도가 높음
용도
화학 실험실물질을 가열, 녹이는 데 사용
야금 산업금속을 녹이고 주조하는 데 사용
세라믹 산업도자기 재료를 가공하는 데 사용
기타유리 제조
반도체 제조
연소 실험

2. 역사

도가니의 형태는 시간이 지남에 따라 다양하게 변화해 왔는데, 그 디자인은 도가니의 용도뿐 아니라 지역적인 차이도 반영하고 있다. 가장 초기의 도가니 형태는 기원전 6~5천년경 동유럽과 이란에서 유래한다.[2]
고대도가니는 기원전 6~5천년경 동유럽과 이란에서 처음 등장하였다.[2] 초기에는 주로 구리 제련에 사용되었으며, 당시 다른 도자기류에 사용된 점토와 유사한, 내화성이 부족한 점토로 만든 넓고 얕은 용기였다.[3] 칼콜리틱 시대에는 송풍관을 사용하여 도가니 위쪽에서 열을 가하는 방식으로 제련 효율을 높였다.[4] 이 시기에는 손잡이나 주둥이와 같은 디자인이 개선되어 도가니를 더 쉽게 다루고 내용물을 부을 수 있게 되었다.[5] 요르단의 페이나 유적에서는 도가니 손잡이의 초기 형태가 발견되었으나,[4] 보존 상태가 좋지 않아 주둥이에 대한 증거는 없다. 초기 도가니의 주요 목적은 광석을 불순물로부터 분리하기 전에 열이 집중된 영역에 유지하는 것이었다.[6]
청동기 시대 및 철기 시대청동기 시대에는 구리와 주석을 합금하여 청동을 생산하는 데 도가니가 사용되었다. 이 시대의 도가니는 이전 시대와 디자인 면에서 큰 차이가 없었다. 철기 시대에도 도가니는 여전히 청동 제련에 사용되었으며, 디자인은 청동기 시대와 유사하게 유지되었다.[8][9]
로마 시대로마 시대에는 새로운 합금 생산 기술과 함께 도가니 형태에도 혁신이 일어났다.[8] 제련 및 용융 공정의 변화로 인해, 아래에서 가열하는 방식에 적합하도록 원뿔형, 둥근 바닥, 뾰족한 바닥 등 다양한 형태의 도가니가 개발되었다.[8] 이러한 디자인은 숯 속에서 더 큰 안정성을 제공했으며,[8] 어떤 경우에는 도가니 벽이 더 얇고 내화성이 더 좋았다.[9]

특히, 아연과 구리를 결합하여 황동을 만드는 침탄이 등장하면서, 기체 유출을 막기 위해 뚜껑을 덮는 밀폐형 도가니가 사용되기 시작했다.[10][13] 침탄 도가니는 원뿔 모양에 작은 입구를 가지고 있어 뚜껑을 추가할 수 있었으며,[13] 독일 콜로니아 울피아 트라야나(현재 잔텐)에서 발견된 도가니는 크기가 약 4cm 정도이다.[13] 반응이 끝난 후 황동을 제거하기 위해 도가니를 깨뜨려야 했기 때문에, 침탄 도가니는 대량 생산되었다.[6]
중세 시대중세 시대에는 구리 합금 제련 기술이 발전하면서, 종 제작과 같은 대규모 금속 가공에 적합한 대형 도가니가 등장했으며, 약 60cm 크기였다.[14] 이후 중세의 도가니는 더 대량 생산된 제품이었다. 로마 시대의 침탄법을 계승한 황동 생산 기술은 중세 시대에 기술적 이해가 향상되면서 생산량이 증가했으며, 19세기까지 큰 변화 없이 유지되었다.[15]

인도에서 시작된 시멘테이션 강철 생산 기술은[16] 우즈베키스탄으로 전파되면서, 새로운 재료를 사용한 도가니 제작 기술이 발전하는 계기가 되었다. 초기에는 도가니에 저탄소 연철과 유기물 형태의 탄소를 함께 넣었지만, 목탄은 사용하지 않았다.[16] 이러한 초기 도가니는 공정 완료 후 부수어야 했기 때문에 소량의 강철만 생산할 수 있었다. 중세 말기에는 강철 생산 중심지가 우즈베키스탄으로 이동하면서 물라이트 도가니와 같이 새로운 재료가 사용되기 시작했다. [17] 예를 들어, 천 조각 주위에 형성된 모래 점토 도가니가 사용되었으며, 이 도가니에는 압력 방출을 위한 구멍이 있었다.[17]
중세 이후중세 말기부터 도가니 생산은 전문화되었으며, 용도에 따라 다양한 형태의 도가니가 개발되었다.[18] 독일 헤세 지방에서 생산된 헤세 도가니는 고순도 알루미나 점토와 순수 석영 모래를 사용하여 제작된 삼각형 용기로, 뛰어난 내열성을 자랑했다.[18] 남부 독일에서는 헤세 도가니와 유사한 디자인의 흑연 도가니가 생산되었으며, 원추형 வடிவ으로도 존재했다. 이들 도가니는 유럽 전역과 신대륙으로 널리 퍼져나갔다.

귀금속 정련 기술이 발전하면서 컵펠과 스코리파이어와 같은 특수 도가니가 개발되었다.[19] 컵펠은 세라믹이나 뼈 재로 만든 작은 계란 컵과 비슷한 형태로, 비금속을 귀금속으로부터 분리하는 컵펠레이션 과정에 사용되었다. 스코리파이어는 컵펠과 유사하지만 약간 크기가 크며, 납을 제거하여 귀금속을 남기는 데 사용되었다. 컵펠과 스코리파이어는 대량 생산되었으며, 야금 분석에도 활용되어 금속 내 귀금속 함량을 측정하는 데 사용되었다.[19]

2. 1. 고대

도가니는 기원전 6~5천년경 동유럽과 이란에서 처음 등장하였다.[2] 초기에는 주로 구리 제련에 사용되었으며, 당시 다른 도자기류에 사용된 점토와 유사한, 내화성이 부족한 점토로 만든 넓고 얕은 용기였다.[3] 칼콜리틱 시대에는 송풍관을 사용하여 도가니 위쪽에서 열을 가하는 방식으로 제련 효율을 높였다.[4] 이 시기에는 손잡이나 주둥이와 같은 디자인이 개선되어 도가니를 더 쉽게 다루고 내용물을 부을 수 있게 되었다.[5] 요르단의 페이나 유적에서는 도가니 손잡이의 초기 형태가 발견되었으나,[4] 보존 상태가 좋지 않아 주둥이에 대한 증거는 없다. 초기 도가니의 주요 목적은 광석을 불순물로부터 분리하기 전에 열이 집중된 영역에 유지하는 것이었다.[6]

2. 2. 청동기 시대 및 철기 시대

청동기 시대에는 구리와 주석을 합금하여 청동을 생산하는 데 도가니가 사용되었다. 이 시대의 도가니는 이전 시대와 디자인 면에서 큰 차이가 없었다. 철기 시대에도 도가니는 여전히 청동 제련에 사용되었으며, 디자인은 청동기 시대와 유사하게 유지되었다.[8][9]

2. 3. 로마 시대

로마 시대에는 새로운 합금 생산 기술과 함께 도가니 형태에도 혁신이 일어났다.[8] 제련 및 용융 공정의 변화로 인해, 아래에서 가열하는 방식에 적합하도록 원뿔형, 둥근 바닥, 뾰족한 바닥 등 다양한 형태의 도가니가 개발되었다.[8] 이러한 디자인은 숯 속에서 더 큰 안정성을 제공했으며,[8] 어떤 경우에는 도가니 벽이 더 얇고 내화성이 더 좋았다.[9]

특히, 아연과 구리를 결합하여 황동을 만드는 침탄이 등장하면서, 기체 유출을 막기 위해 뚜껑을 덮는 밀폐형 도가니가 사용되기 시작했다.[10][13] 침탄 도가니는 원뿔 모양에 작은 입구를 가지고 있어 뚜껑을 추가할 수 있었으며,[13] 독일 콜로니아 울피아 트라야나(현재 잔텐)에서 발견된 도가니는 크기가 약 4cm 정도이다.[13] 반응이 끝난 후 황동을 제거하기 위해 도가니를 깨뜨려야 했기 때문에, 침탄 도가니는 대량 생산되었다.[6]

2. 4. 중세 시대

중세 시대에는 구리 합금 제련 기술이 발전하면서, 종 제작과 같은 대규모 금속 가공에 적합한 대형 도가니가 등장했으며, 약 60cm 크기였다.[14] 이후 중세의 도가니는 더 대량 생산된 제품이었다. 로마 시대의 침탄법을 계승한 황동 생산 기술은 중세 시대에 기술적 이해가 향상되면서 생산량이 증가했으며, 19세기까지 큰 변화 없이 유지되었다.[15]

인도에서 시작된 시멘테이션 강철 생산 기술은[16] 우즈베키스탄으로 전파되면서, 새로운 재료를 사용한 도가니 제작 기술이 발전하는 계기가 되었다. 초기에는 도가니에 저탄소 연철과 유기물 형태의 탄소를 함께 넣었지만, 목탄은 사용하지 않았다.[16] 이러한 초기 도가니는 공정 완료 후 부수어야 했기 때문에 소량의 강철만 생산할 수 있었다. 중세 말기에는 강철 생산 중심지가 우즈베키스탄으로 이동하면서 물라이트 도가니와 같이 새로운 재료가 사용되기 시작했다. [17] 예를 들어, 천 조각 주위에 형성된 모래 점토 도가니가 사용되었으며, 이 도가니에는 압력 방출을 위한 구멍이 있었다.[17]

2. 5. 중세 이후

중세 말기부터 도가니 생산은 전문화되었으며, 용도에 따라 다양한 형태의 도가니가 개발되었다.[18] 독일 헤세 지방에서 생산된 헤세 도가니는 고순도 알루미나 점토와 순수 석영 모래를 사용하여 제작된 삼각형 용기로, 뛰어난 내열성을 자랑했다.[18] 남부 독일에서는 헤세 도가니와 유사한 디자인의 흑연 도가니가 생산되었으며, 원추형 வடிவ으로도 존재했다. 이들 도가니는 유럽 전역과 신대륙으로 널리 퍼져나갔다.

귀금속 정련 기술이 발전하면서 컵펠과 스코리파이어와 같은 특수 도가니가 개발되었다.[19] 컵펠은 세라믹이나 뼈 재로 만든 작은 계란 컵과 비슷한 형태로, 비금속을 귀금속으로부터 분리하는 컵펠레이션 과정에 사용되었다. 스코리파이어는 컵펠과 유사하지만 약간 크기가 크며, 납을 제거하여 귀금속을 남기는 데 사용되었다. 컵펠과 스코리파이어는 대량 생산되었으며, 야금 분석에도 활용되어 금속 내 귀금속 함량을 측정하는 데 사용되었다.[19]

3. 종류 및 재료

도가니는 사용 용도, 가열 온도, 반응 물질 등에 따라 다양한 재료와 형태로 제작된다.

화학 분석용 도가니는 주로 정량 중량 분석에 사용되며, 금속 용융, 강열, 여과 등 다양한 실험 과정에 활용된다.[24] 도가니는 매우 높은 온도로 가열될 때 화합물을 담는 데 사용되며, 일반적으로 크기에 맞는 뚜껑이 함께 제공된다.[20] 도가니는 점토 삼각대와 삼발이를 사용하여 불꽃 위에서 가열하기도 한다.

도가니와 뚜껑은 내열성 재료로 만들어지며, 백금, 금(알칼리 용융용), 은(알칼리 용융용), 니켈, 철, 석영, 자기, 탄탈륨, 지르코늄 등이 사용된다.[24] 야금 및 그 연구의 경우에는 알루미나, 지르코니아, 베릴리아 등이 사용된다.[24] 다량의 시료 분해, 고온 실험용, 전극 겸용 도가니 등에는 흑연이 사용된다.[24] 알루미나, 지르코니아, 특히 마그네시아와 같은 세라믹은 가장 높은 온도를 견딜 수 있다.[21] 그러나 도가니 내부 물질과의 화학 반응, 특히 융점 강하 공융계의 출현을 고려해야 한다.[22]

일반적인 도가니 사용 방법은 다음과 같다. 화학 분석법에서 잔류물이나 침전물은 특수한 "무회분" 여과지에서 어떤 시료 또는 용액에서 수집하거나 여과할 수 있다. 사용할 도가니와 뚜껑은 분석 저울에서 매우 정확하게 미리 무게를 측정한다. 이 여과액을 세척 및/또는 예비 건조한 후, 여과지의 잔류물을 도가니에 넣고 모든 휘발성 물질과 수분이 도가니의 시료 잔류물에서 제거될 때까지 (매우 높은 온도에서) 가열한다. "무회분" 여과지는 이 과정에서 완전히 연소된다. 시료가 들어있는 도가니와 뚜껑은 데시케이터에서 식히도록 한다. 도가니와 뚜껑은 실온으로 완전히 식은 후에만 다시 매우 정확하게 무게를 측정한다(더 높은 온도는 저울 주변에 기류를 일으켜 부정확한 결과를 초래할 수 있다). 이 결과에서 비어 있는 도가니와 뚜껑의 무게를 빼면 도가니 내 완전히 건조된 잔류물의 무게가 나온다.

실험실 수준의 가열에는 분젠 버너나 소형 전기로 등을 사용한다. 일반적인 도가니는 가스 버너로 가열하지만, 고온이 되면 적외선 방사량이 많아져 온도가 잘 오르지 않으므로, 머플이라는 덮개를 씌우는 경우가 많다.

재료 선정에는 용도, 가열 온도, 도가니 재료로부터의 불순물 영향, 내식성, 가격 등이 고려된다. 도가니는 고온이 되면 팽창하므로, 재질에 따라 깨질 수 있다. 특히 물로 급냉하는 것은 피해야 한다.

도가니를 고정하는 도구로 '''도가니 집게'''(토옹)가 있다. 여과용 여과 도가니에는 구치 도가니와 만로 도가니 등의 종류가 있다.[24]

분류:화학 실험

분류:실험실 유리 제품 및 장비

산업 현장에서는 금속 용융, 유리 제조, 반도체 재료 생산 등 다양한 목적으로 도가니가 사용된다.[26][27]


  • 용융로: 금속 제련 및 합금 제조에 사용되는 대형 도가니는 고온에서 장시간 사용해야 하므로 내열성과 내구성이 뛰어난 재료로 제작된다.
  • 반도체용 도가니: 반도체 단결정 성장, 특히 초크랄스키법(Czochralski method)에 사용되는 고순도 석영 도가니가 대표적이다.
  • 광학 유리 제조용 도가니: 과거에는 세라믹 도가니가 사용되었으나, 불순물 혼입을 최소화하기 위해 현재는 백금 도가니가 주로 사용된다.[27]

3. 1. 화학 분석용 도가니

화학 분석용 도가니는 주로 정량 중량 분석에 사용되며, 금속 용융, 강열, 여과 등 다양한 실험 과정에 활용된다.[24] 도가니는 매우 높은 온도로 가열될 때 화합물을 담는 데 사용되며, 일반적으로 크기에 맞는 뚜껑이 함께 제공된다.[20] 도가니는 점토 삼각대와 삼발이를 사용하여 불꽃 위에서 가열하기도 한다.

도가니와 뚜껑은 내열성 재료로 만들어지며, 백금, 금(알칼리 용융용), 은(알칼리 용융용), 니켈, 철, 석영, 자기, 탄탈륨, 지르코늄 등이 사용된다.[24] 야금 및 그 연구의 경우에는 알루미나, 지르코니아, 베릴리아 등이 사용된다.[24] 다량의 시료 분해, 고온 실험용, 전극 겸용 도가니 등에는 흑연이 사용된다.[24] 알루미나, 지르코니아, 특히 마그네시아와 같은 세라믹은 가장 높은 온도를 견딜 수 있다.[21] 그러나 도가니 내부 물질과의 화학 반응, 특히 융점 강하 공융계의 출현을 고려해야 한다.[22]

일반적인 도가니 사용 방법은 다음과 같다. 화학 분석법에서 잔류물이나 침전물은 특수한 "무회분" 여과지에서 어떤 시료 또는 용액에서 수집하거나 여과할 수 있다. 사용할 도가니와 뚜껑은 분석 저울에서 매우 정확하게 미리 무게를 측정한다. 이 여과액을 세척 및/또는 예비 건조한 후, 여과지의 잔류물을 도가니에 넣고 모든 휘발성 물질과 수분이 도가니의 시료 잔류물에서 제거될 때까지 (매우 높은 온도에서) 가열한다. "무회분" 여과지는 이 과정에서 완전히 연소된다. 시료가 들어있는 도가니와 뚜껑은 데시케이터에서 식히도록 한다. 도가니와 뚜껑은 실온으로 완전히 식은 후에만 다시 매우 정확하게 무게를 측정한다(더 높은 온도는 저울 주변에 기류를 일으켜 부정확한 결과를 초래할 수 있다). 이 결과에서 비어 있는 도가니와 뚜껑의 무게를 빼면 도가니 내 완전히 건조된 잔류물의 무게가 나옵니다.

실험실 수준의 가열에는 분젠 버너나 소형 전기로 등을 사용한다. 일반적인 도가니는 가스 버너로 가열하지만, 고온이 되면 적외선 방사량이 많아져 온도가 잘 오르지 않으므로, 머플이라는 덮개를 씌우는 경우가 많다.

재료 선정에는 용도, 가열 온도, 도가니 재료로부터의 불순물 영향, 내식성, 가격 등이 고려된다. 도가니는 고온이 되면 팽창하므로, 재질에 따라 깨질 수 있다. 특히 물로 급냉하는 것은 피해야 한다.

도가니를 고정하는 도구로 '''도가니 집게'''(토옹)가 있다. 여과용 여과 도가니에는 구치 도가니와 만로 도가니 등의 종류가 있다.[24]

분류:화학 실험

분류:실험실 유리 제품 및 장비

3. 2. 산업용 도가니

산업 현장에서는 금속 용융, 유리 제조, 반도체 재료 생산 등 다양한 목적으로 도가니가 사용된다.[26][27]

  • 용융로: 금속 제련 및 합금 제조에 사용되는 대형 도가니는 고온에서 장시간 사용해야 하므로 내열성과 내구성이 뛰어난 재료로 제작된다.
  • 반도체용 도가니: 반도체 단결정 성장, 특히 초크랄스키법(Czochralski method)에 사용되는 고순도 석영 도가니가 대표적이다.
  • 광학 유리 제조용 도가니: 과거에는 세라믹 도가니가 사용되었으나, 불순물 혼입을 최소화하기 위해 현재는 백금 도가니가 주로 사용된다.[27]

4. 현대적 응용

도가니는 현대에 들어서도 실험실, 산업 현장, 교육 기관 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다.

== 실험실 ==

도가니는 실험실에서 매우 높은 온도로 화합물을 가열하는 데 사용되는 용기이다. 다양한 크기로 제공되며 일반적으로 크기에 맞는 뚜껑이 함께 제공된다.[20] 도가니는 점토 삼각대 위에 놓여 불꽃 위에서 가열되기도 한다.

도가니와 뚜껑은 내열성 재료로 만들어지는데, 주로 자기, 알루미나, 불활성 금속 등이 사용된다. 백금은 초기 도가니 제작에 사용되었으며, 알루미나, 지르코니아, 마그네시아와 같은 세라믹은 높은 온도를 견딜 수 있다.[21] 그러나 도가니 내부 물질과의 화학 반응, 특히 융점 강하 공융계의 출현을 고려해야 한다.[22] 최근에는 니켈, 지르코늄과 같은 금속도 사용된다. 뚜껑은 일반적으로 느슨하게 맞춰져 있어 가열 중 기체가 빠져나갈 수 있다. 도가니와 뚜껑은 '''고형'''과 '''저형''' 모양과 다양한 크기로 제공될 수 있지만, 중량 분석에는 주로 10~15 ml 크기의 자기 도가니가 사용된다. 이러한 작은 자기 도가니와 뚜껑은 대량으로 판매될 때는 저렴하지만, 개별 구매 시에는 가격이 비싸다.

화학 분석에서 도가니는 정량 중량 분석에 사용된다. 화학 분석법에서 잔류물이나 침전물은 "무회분" 여과지에서 수집하거나 여과한다. 도가니와 뚜껑은 분석 저울에서 미리 무게를 측정하고, 여과액을 세척 및/또는 예비 건조한 후 여과지의 잔류물을 도가니에 넣고 가열한다. "무회분" 여과지는 완전히 연소되며, 시료가 들어있는 도가니와 뚜껑은 데시케이터에서 식힌 후 다시 무게를 측정한다. 비어 있는 도가니와 뚜껑의 무게를 빼면 도가니 내 완전히 건조된 잔류물의 무게를 얻을 수 있다.

바닥에 작은 구멍이 뚫린 도가니는 구치 도가니라고 불리며, 여과에 사용된다. 지문은 무게를 더할 수 있으므로 깨끗한 집게로 도가니를 취급해야 한다. 자기 도가니는 흡습성이 있어 공기 중 수분을 흡수하므로, 미리 가열하여 일정한 무게가 되도록 해야 한다.

== 산업 현장 ==

산업 현장에서는 금속 제련, 유리 제조, 세라믹 생산, 반도체 재료 생산 등 다양한 분야에서 도가니가 활용된다. 예를 들어, 초크랄스키법에 사용되는 도가니는 반도체 재료 생산에 중요한 역할을 한다. 최근 산업현장에서는 니켈과 지르코늄과 같은 금속으로 만들어진 도가니도 사용된다.[21]

== 교육 기관 ==

교육 기관, 특히 화학, 재료 공학 등의 학과에서는 도가니를 이용한 실험 및 교육을 통해 학생들의 관련 지식 함양에 힘쓰고 있다. 실험실에서 사용되는 도가니는 주로 자기, 알루미나와 같은 세라믹이나, 백금, 니켈, 지르코늄 등의 불활성 금속으로 만들어진다.[20][21] 학생들은 도가니의 역사, 종류, 사용법 등을 학습함으로써 기초 과학 지식을 습득하고, 실제 연구 및 산업 현장에서의 응용 능력을 키울 수 있다. 특히, 정량 중량 분석 실험에서 도가니를 사용하여 시료의 잔류물이나 침전물을 담아 가열하고, 건조된 잔류물의 무게를 측정하는 과정을 배운다.[20] 이 때, 프랭크 오스틴 구치가 발명한 구치 도가니와 같이 특수한 도가니를 사용하기도 한다.

4. 1. 실험실

도가니는 실험실에서 매우 높은 온도로 화합물을 가열하는 데 사용되는 용기이다. 다양한 크기로 제공되며 일반적으로 크기에 맞는 뚜껑이 함께 제공된다.[20] 도가니는 점토 삼각대 위에 놓여 불꽃 위에서 가열되기도 한다.

도가니와 뚜껑은 내열성 재료로 만들어지는데, 주로 자기, 알루미나, 불활성 금속 등이 사용된다. 백금은 초기 도가니 제작에 사용되었으며, 알루미나, 지르코니아, 마그네시아와 같은 세라믹은 높은 온도를 견딜 수 있다.[21] 그러나 도가니 내부 물질과의 화학 반응, 특히 융점 강하 공융계의 출현을 고려해야 한다.[22] 최근에는 니켈, 지르코늄과 같은 금속도 사용된다. 뚜껑은 일반적으로 느슨하게 맞춰져 있어 가열 중 기체가 빠져나갈 수 있다. 도가니와 뚜껑은 '''고형'''과 '''저형''' 모양과 다양한 크기로 제공될 수 있지만, 중량 분석에는 주로 10~15 ml 크기의 자기 도가니가 사용된다. 이러한 작은 자기 도가니와 뚜껑은 대량으로 판매될 때는 저렴하지만, 개별 구매 시에는 가격이 비싸다.

화학 분석에서 도가니는 정량 중량 분석에 사용된다. 화학 분석법에서 잔류물이나 침전물은 "무회분" 여과지에서 수집하거나 여과한다. 도가니와 뚜껑은 분석 저울에서 미리 무게를 측정하고, 여과액을 세척 및/또는 예비 건조한 후 여과지의 잔류물을 도가니에 넣고 가열한다. "무회분" 여과지는 완전히 연소되며, 시료가 들어있는 도가니와 뚜껑은 데시케이터에서 식힌 후 다시 무게를 측정한다. 비어 있는 도가니와 뚜껑의 무게를 빼면 도가니 내 완전히 건조된 잔류물의 무게를 얻을 수 있다.

바닥에 작은 구멍이 뚫린 도가니는 구치 도가니라고 불리며, 여과에 사용된다. 지문은 무게를 더할 수 있으므로 깨끗한 집게로 도가니를 취급해야 한다. 자기 도가니는 흡습성이 있어 공기 중 수분을 흡수하므로, 미리 가열하여 일정한 무게가 되도록 해야 한다.

4. 2. 산업 현장

도가니는 금속 제련, 유리 제조, 세라믹 생산, 반도체 재료 생산 등 다양한 산업 분야에서 활용된다.[20][21] 특히 초크랄스키법에 사용되는 도가니는 반도체 재료 생산에 중요한 역할을 한다. 대량 생산을 위한 자동화된 공정에서도 도가니는 핵심적인 역할을 수행하며, 최근에는 니켈과 지르코늄과 같은 금속으로 만들어진 도가니도 사용된다.[21]

4. 3. 교육 기관

화학, 재료 공학 등의 관련 학과에서는 도가니를 이용한 실험 교육을 통해 학생들의 이해도를 높이고 있다.[20][21][22] 도가니의 역사, 종류, 사용법 등을 학습함으로써 기초 과학 지식을 습득하고, 실제 연구 및 산업 현장에서의 응용 능력을 키울 수 있다.

실험실에서 사용되는 도가니는 매우 높은 온도로 화합물을 가열할 때 사용되며, 다양한 크기와 내열성 재료(주로 자기, 알루미나, 불활성 금속)로 만들어진다.[20][21] 도가니는 일반적으로 크기에 맞는 뚜껑과 함께 제공되며, 가열 시에는 점토 삼각대 위에 놓여 삼발이에 의해 지지된다. 뚜껑은 가열 중 기체가 빠져나갈 수 있도록 느슨하게 맞춰진다.

최근에는 니켈과 지르코늄과 같은 금속도 사용되며, 도가니와 뚜껑은 고형과 저형 모양, 다양한 크기로 제공된다.[21] 특히 중량 분석에 사용되는 작은 자기 도가니는 10~15ml 크기로, 실험실에 대량으로 판매될 때는 저렴하지만, 개별 구매 시에는 비싸다.

화학 분석, 특히 정량 중량 분석에서 도가니는 시료의 잔류물이나 침전물을 담아 가열하고, 건조된 잔류물의 무게를 측정하는 데 사용된다.[20] 이 과정에서 "무회분" 여과지가 사용되며, 잔류물을 도가니에 넣고 가열하여 휘발성 물질과 수분을 제거한다. 지문 등의 오염을 방지하기 위해 깨끗한 집게로 도가니를 다루며, 흡습성이 있는 자기 도가니는 미리 가열하여 일정한 무게를 유지한다.

프랭크 오스틴 구치가 발명한 구치 도가니는 바닥에 작은 구멍이 뚫려 있어 여과에 특화되어 있다.

5. 한국에서의 도가니

참조

[1] 서적 Natural Refractory Materials Employed in the Construction of Crucibles, Retorts, Forunaces &c. W. Clowes and Sons
[2] 서적 The Neolithic (C.A 7500–5500 B.C) and Caltholithic (C.A 5500–3200 B.C) Periods UPenn Museum of Archaeology
[3] 논문 A truly refractory crucible from fourth millennium Tepe Hissar, Northeast Iran
[4] 논문 Developments in copper Metallurgy During the Fourth and Third Millennia B.C. at Feinan British Museum Press
[5] 서적
[6] 논문 Crucibles as Reaction Vessels in Ancient Metallurgy British Museum Press
[7] 논문 Indigenous African metallurgy: nature and culture
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[13] 논문 Small Size, Large Scale Roman brass Production in Germania Inferior
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[15] 서적 Early Metal Mining and Production Edinburgh University Press Ltd
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[18] 논문 Post-Medieval crucible Production and Distribution: A Study of Materials and Materialities
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[20] 웹사이트 What Are Lab Crucibles Used For? https://www.sciencee[...]
[21] 서적 Handbook of Chemistry and Physics, 60th edn https://scholar.goog[...] CRC Press 2024-11-12
[22] 웹사이트 Inorganic Phase Equilibrium Data https://www.nist.gov[...]
[23] 뉴스 戦国山城で全国初「本丸から金の粒子」 真田氏拠点・群馬の岩櫃城跡 出土の坩堝に付着 https://www.jomo-new[...] 上毛新聞 2021-05-14
[24] 논문 るつぼの取扱いについて https://doi.org/10.2[...] 日本分析化学会 2021-10-31
[25] 웹사이트 白金器具の取り扱いについて（白金るつぼの使用上の注意点が簡潔かつ網羅的に掲載されている） http://www.techno-qa[...] 産業技術総合研究所 Technoknowledge network 2011-02
[26] 웹사이트 ダイカスト職種（ホットチャンバダイカスト作業） https://www.otit.go.[...] 外国人技能実習機構 2021-05-14
[27] 서적 図解 レンズがわかる本 日本実業出版社
[28] 서적 Natural Refractory Materials Employed in the Construction of Crucibles, Retorts, Forunaces &c. W. Clowes and Sons


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