건축과 건설

        construction & housing

  

 집을 짓기위해 사용되는 화학이 얼마나 많이 필요한지 생각해 보았는가? 현대 건축은

 건축 재료로 나무와 석재와 같은 천연 자원에 중점을 두고있고, 아주 다양한 종류의

 재료를 사용한다. 석재(stone materials)는 무기 화합물들로부터 만들어지는데, 

 대규모 무기 화합물 산업, 즉, 시멘트 산업, 유리 제조 산업으로부터 만들어진다.

 그리고 현대 건축에서 철 및 비철 금속 산업도 빼놓을 수 없다.

 

  시멘트와 콘크리트 (cement and cocrete)

  철강 (steel)

  유리 (glass)

  알루미늄 (aluminum)

  구리 (copper)

  단열 재료 (insulating materials)

 

             CaCO3
       
                CaO

        시멘트

   회반죽

   석회석(limestone, CaCO3)을 높은 온도에서 가열하면 생석회(lime,

     CaO) 가 되고, 이것이 물과 반응해서 소석회(slaked lime, Ca(OH)2)가

    된다.  소석회와 모래를 섞으면 회반죽(mortar)이 되는데, 마르면서

    공기중의 탄산가스(carbon dioxide, CO2)와 반응해서 접착제가 된다.'

   

   시멘트와 콘크리트

   시멘트, 자갈, 물로 만들어지는 콘크리트에서 칼슘 염은 가장 많이

   사용되는 결합제이다. 회반죽과는 다르게, 콘크리트는 경화하는데

   물만 필요하다. 시멘트는 석회석과 점토가 주 원료이고 소량의

   산화철, 그리고 필요에 따라 소량의 규산염을 소성로에 넣어서

   만든다. 콘크리트 강도는 철근 등을 넣어서 증가시키기도 한다.

철강 (iron and steel)

현대 고층 건축이나 대형 건축에서 철강 재료를 많이 사용한다.

철근(iron rod), H-beam 또는 I-beam 형태로 건축 구조물을 만드는데

사용하고 또 H-pile을 사용해서 건축의 기초를 다지는데도 응용된다.

 

(iron, )은 철광석을 용광로에서 코크스(coke)와 석회석을 넣어서

환원시켜서 만든다. 철광석은 주로 적철광(hematite Fe2O3) 또는

자철광 (magnetite, Fe3O4)이다.

 

용광로에서 얻은 철을 주철(cast iron)이라고 부르는데, 탄소를 약 4%

포함하고 있고 황(sulfur)도 소량 포함하고 있다. 주철은 용융상태와

고체 상태에서 부피 감소가 적으므로 솥, 자동차엔진 등을 주조하는데

사용된다.

강철(steel)은 주철에 들어있는 탄소를 산소로 제거해서 만든다. 탄소 양과

첨가하는 다른 성분에 따라서 단철(wrought iron), 고탄소강

(high-carbon steel), 스테인레스 강 (stainless steel) 등으로 나눈다.

 

유리

유리는 결정이 아니고 무정형 물질이다. 유리의 구성 성분을

화학식으로 표현하면 Na2SiO3 로 표현된다. 가장 중요한

성분은 소다회( soda ash, Na2O) 와 실리카(silica, SiO2) 이다.

 

 

 

 

 

 

알루미늄 (aluminum)

알루미늄은 가볍고, 쉽게 가공할 수 있고, 녹이 잘 슬지 않는 금속이다.

그래서 출입문, 창문,  낙수 홈통 등을 만드는데 사용된다.

 

알루미늄(aluminum)은 보크사이트 광석(bauxite ore, 산화 알루미늄,

Al2O3)을 전기분해(electrolysis) 해서 만든다.

 

 

 

구리 (copper)

구리는 건축에서 지붕, 피뢰침, 물홈통, 각종 배관 재료로 사용된다.

구리판 지붕은 세월이 지나면 초록색 (綠靑, verdigris 또는 patina)이

되는데, 이것은 구리가 산화되고 공기중의 물과 탄산가스, 그리고

다른 기체들과 반응해서 만들어 진다. 화학적 조성은 기본적으로는 

구리의 염기성 탄산염인데, 환경에 따라 조성이 복잡하다.

 

 

    단열재료

    경제적인 관점이나 환경적 측면에서 건물에 좋은 단열재를

    사용하는 것이 중요하다. 유리, 석재, 나무 등을 시용한다.

    발암성 물질인 석면은 이제 사용하지 않는다,

    폴리우레탄 등 고분자도 단열재료로 사용한다(플라스틱 부분을

    볼 것).

 

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