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최근 수정 시각 : 2024-11-23 14:05:55

모스 굳기계

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모스 굳기계
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활석 석고 방해석 형석 인회석 정장석 석영 황옥 강옥 금강석

1. 개요2. 상세3. 암기4. 여담5. 관련 문서

1. 개요

Mohs' scale of mineral hardness

독일의 광물학자인 프리드리히 모스가 1812년에 제안한 광물 굳기( 경도)의 기준표.

2. 상세

모스 굳기계는 주위에서 구할 수 있는 10가지 광물들을 놓고 서로 긁어 보아서 어느 쪽이 흠집이 나는지 보고 '상대적인' 굳기를 매겼다. 여기에 사용된 광물은 활석, 석고, 방해석, 형석, 인회석, 정장석, 석영, 황옥, 강옥, 금강석의 10가지이다.

다음은 위의 10가지 광물을 서로 긁어서 뽑은 측정 결과들을 정리한 표다.
모스 경도 광물 절대 경도
1 활석 1
2 석고 2
3 방해석 9
4 형석 21
5 인회석 48
6 정장석 72
7 석영 100
8 황옥 200
9 강옥 400
10 금강석 1600

이 목록 이외의 다른 광물들을 모스 굳기계에 의거하여 굳기를 매길 때, 두 광물 사이의 중간 굳기일 경우 ±0.5를 한다. 예를 들어, 백금은 형석(4)보다 단단하고 인회석(5)보다는 덜 단단하므로 4.5로 매긴다. 애매한 경우는 n~m 식으로 매긴다. 예를 들어, 유리는 정장석(6)과 석영(7) 사이이지만 애매하므로 6~7로 매긴다. 일반 금강석보다 더 단단한 '하이퍼 다이아몬드'의 경우는 '>10' 이렇게 매긴다. 금강석이 모스 굳기계의 최고 계급인지라 10.5 이렇게 표기하긴 애매해서 그런 듯.

또한 모스 굳기 지표는 절대적인 수치가 아니고 어디까지나 상대적인 수치이기에 활석이 1이고 금강석이 10이라고 해서 금강석의 굳기가 활석의 10배라는 소리는 아니다. 예를 들어 굳기계가 1인 활석과 2인 석고를 비교하면 절대적인 수치로 2배 딱딱하나, 활석(1)과 다이아몬드(10)를 비교해보면 수치로는 무려 1600배나 차이가 난다. 특히 강옥과 금강석의 절대적 굳기 수치 차이가 매우 크게 난다. 위 목록을 보자면 작은 쪽을 기준으로 해서 4배 차이다. 석고(2)와 방해석(3)은 4.5배로 차이가 더 벌어진다.

하지만 과학에 대한 상식이 매우모자란 일부 창작물들에서 모스 굳기계가 100라느니 200이라느니 하면서 창작물 속 광물의 강도/ 경도를 이 모스 굳기계로 표현하곤 한다. 중성자별의 지각에서 채취한 광물도 불가능할 수 있다 하지만 이는 명백히 잘못된 용례로서, 영하 500도[1]와 같은 맥락의 오류. 상기 개념들에 대한 정확한 지식 없이 숫자만 뻥튀기하면 이런 오류가 발생한다.

모스 경도는 독일 지질학자 모스(Mohs)가 임의로 설정한 상대적 계수이기에 타인이 추가하면 이미 모스 경도라는 이름의 의미가 없으며 또한 모스 경도의 수치 자체도 광물의 경도를 비교해서 상대적인 순서를 배열한 것에 지나지 않으므로 실제 굳기값에 대한 정보는 될 수 없다.

산업 분야에서의 경도(Hardness)는 한가지 기준으로 통일된 것이 아니라 특정 응용 분야에 적합한 여러가지 물리적인 측정 방식에 의해 정의되어있다. 대표적인 것으로는 긁기가 아니라 탐침을 시료에 눌러서 경도를 측정하는 압입 경도(Indentation Hardness)계로, 비커스(Vickers) 경도, 눕 경도(Knoop Hardness), 브리넬 경도(Brinell Hardness) 등이 있다. 정확한 경도 수치를 표기하고 싶다면 이들 경도를 쓰는 것이 좋다. 해당 경도계는 대체로 재료의 인장 강도와 비례 관계가 있어 경도를 측정하면 인장 강도 역시 간접적으로 측정할 수 있다.

금속을 갈아내는 용도의 고급 드릴은 이 성질을 이용해서 인조 다이아몬드를 붙이기도 하는데, 다이아몬드가 열에 그리 강하지 않기 때문에 강옥과 다이아몬드 사이의 경도를 보이는 보라존이나, 텅스텐계 합금인 초경합금을 쓰기도 한다. 중고등학교에서 실습용으로 사용하는 모스 굳기계용 표본에서는 맨 마지막의 금강석 원본 대신 이 인조 다이아몬드를 이용한 기기로 대신하기도 한다. 진짜 다이아몬드 원석을 학교 실습용으로 구하기는 곤란하기 때문.

주의할 점은 모스 경도는 어디까지나 경도의 기준이며, 이는 강도와는 다르다는 것이다. 경도가 높은 광물은 표면을 긁었을 때 잘 긁히지 않는 것이며, 서로 충돌시켰을 때 깨지거나 변형되지 않는다는 의미는 아니다. 예컨대 다이아몬드는 철보다 경도가 높지만, 쇠망치로 내리쳐서 다이아몬드를 깨뜨릴 수 있다. (참고로 경도에 비해 강도가 특별히 높은 것은 금속결합의 특성이기도 하다.) 그렇기에 다이아몬드는 부서지지 않는다는 말이 안되지만. 더 극단적인 예로는, 경도가 매우 낮은 고무공을 경도가 높은 유리창에 던져 깨뜨릴 수 있다는 것이 있다.

이 모스 경도는 액세서리 관리에서도 중요한데, 4대 보석( 루비, 사파이어, 다이아몬드, 에메랄드) 중 3개가 모스 굳기계 끝자락에 있기 때문이다. 여기에 없는 에메랄드는 다른 3개에 비교도 안 될 정도로 경도가 약하다.

3. 암기

주입식 교육에 어울리는 희대의 개드립으로 외워버린 팁을 모아보면 다음과 같다. 왠지 활극( 무협지)에서 한석봉 활빈당( 홍길동) 형님이 활, 돌, 방패를 들고 싸운다던가, 봉인이나 금강불괴를 시전하거나, 석방 / 형 인정 / 감금을 하는듯한 아름다운 문장을 만들 수 있으므로, 어떻게든 노력하면 친숙해질 수 있다.

4. 여담

손톱의 모스 굳기는 2.5이다. 따라서 활석과 석고는 손톱으로도 긁히며, 방해석부터는 긁히지 않는다.

과학 교재로서 모스 굳기계의 표본도 있다. 금강석, 즉 다이아몬드는 교재용으로 사용하기엔 너무 고가라서 비슷한 경도의 인공 다이아몬드로 대체하기도 한다.

5. 관련 문서

[1] 음의 온도가 가능은 하나, 절대영도 보다 낮다의 개념은 아니다. http://www.sciencetimes.co.kr/news/절대-영도보다-더-낮은-온도가-있다/. 로그값을 기준으로 하는 단위로서 pH50, 겉보기 등급 100등급 이런 것과 비슷한 모순이다. 심지어 이 정도의 오류를 저지를 과학 수준이면 pH50을 초강산으로 아는 경우도 허다하다... [2] "활석방" 형님은 모스굳기계를 보면 굉장히 물러 터졌다. [3] "정석"은 곧이어 보웬의 반응계열에서 또 만나고, 익숙한 광물이 되므로, 쉽게 오류정정이 가능하다. [4] 돈 되는건 기억에 오래 남는다(...) 황옥( 토파즈)는 외모지상주의 갤럭시 S6 블루토파즈 색상으로 널리 알려졌었고 만들기 어려운 색이라 전설로 남을 가능성이 크다는 스토리가 있다. 이를 몰라도 그냥 강철황금 느낌으로 강황금 황강금을 받아들여도 나쁘지 않다.

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