유리 섬유

유리 섬유 제조의 첫 단계는 원료의 선택과 배합이다. 고품질의 유리 섬유를 생산하기 위해서는 순도 높은 원료를 정밀한 비율로 혼합하는 것이 필수적이다. 주요 원료는 규산(SiO₂)을 주성분으로 하는 사암(규사)이며, 여기에 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화칼슘(CaO), 붕산(B₂O₃), 산화마그네슘(MgO) 등 다양한 산화물이 첨가된다.

이러한 원료들은 각각 특정한 역할을 수행한다. 규산은 유리 구조의 기본 골격을 형성하여 내화학성과 내열성을 부여한다. 산화알루미늄은 화학적 내구성을 향상시키고 용융점을 낮추는 데 기여한다. 산화칼슘과 산화마그네슘은 유리의 안정성을 높이고 용융 과정을 원활하게 한다. 붕산은 열팽창 계수를 낮추고 전기 절연성을 극대화하는 데 중요한 역할을 한다.

원료 배합은 목표로 하는 유리 섬유의 종류에 따라 크게 달라진다. 예를 들어, 가장 일반적인 E-유리는 우수한 전기 절연성을 위해 붕산을 함유하는 반면, C-유리는 높은 화학적 내구성을 위해 산화칼슘 함량을 높인다. 배합된 원료는 균일하게 혼합된 후 다음 공정인 용융로로 이송된다. 이 정밀한 배합 과정이 최종 제품의 물리적, 화학적 특성을 결정하는 기초가 된다.

유리 섬유 제조의 핵심 단계는 배합된 원료를 용융한 후 이를 미세한 섬유 형태로 변환하는 과정이다. 이 단계는 주로 두 가지 방법으로 이루어지며, 각 방법은 생산되는 섬유의 형태와 최종 용도에 영향을 미친다.

가장 일반적인 방법은 직접 용융법이다. 이 공정에서는 배치 오븐에서 완전히 용융된 유리가 내화 금속으로 만들어진 수백에서 수천 개의 미세한 노즐이 있는 버스링으로 직접 흘러 들어간다. 노즐을 통과하면서 압력을 받은 용융 유리는 실처럼 길게 뽑혀 나오며, 이 과정에서 급속히 냉각되어 고체 섬유가 된다. 이렇게 뽑아낸 섬유는 신속하게 감겨 연속적인 필라멘트 원사가 되거나, 절단되어 단섬유 형태로 사용된다. 이 방법은 연속적인 장섬유를 생산하는 데 적합하다.

또 다른 방법은 섬유화 드럼을 이용한 분사법이다. 이 방법에서는 용융 유리 흐름을 고압의 증기나 공기 제트로 분쇄하여 미세한 섬유로 만든다. 생성된 섬유는 고속으로 회전하는 드럼에 의해 포집되어 매트 형태로 쌓이게 된다. 이 공정은 일반적으로 유리솜이나 단열재로 사용되는 불규칙하게 배열된 단섬유를 대량 생산하는 데 사용된다. 섬유의 직경과 길이는 노즐의 크기, 용융 유리의 점도, 인발 속도, 냉각 조건 등 여러 변수에 의해 정밀하게 제어된다.

용융 및 섬유화 과정을 통해 생성된 초고속의 유리 섬유 필라멘트는 표면이 매우 민감하고 마찰에 약하기 때문에, 보호 코팅을 적용하는 코팅 및 가공 공정이 필수적으로 뒤따른다. 이 공정은 섬유의 취급성을 개선하고, 최종 복합 재료에서 수지와의 접착력을 극대화하는 핵심 역할을 한다. 코팅은 일반적으로 섬유화가 이루어지는 직후, 섬유가 냉각되기 전에 적용되는데, 이를 사이징(Sizing)이라고 부른다.

사이징제는 주로 수용성 에멀젼 형태로 구성되며, 그 기능에 따라 결합제, 윤활제, 결합 촉진제, 정전기 방지제 등 다양한 성분이 배합된다. 결합제는 필라멘트 간의 접착력을 제공하여 실 형태로 모아지는 과정에서 섬유의 손상을 방지한다. 윤활제는 섬유와 가공 장비 사이의 마찰을 줄여 가공성을 향상시키며, 결합 촉진제는 이후 폴리에스터나 에폭시 수지와의 화학적 결합을 강화하여 기계적 강도를 높인다.

코팅이 완료된 유리 섬유는 다음 단계에서 용도에 맞게 다양한 형태로 가공된다. 가장 기본적인 형태는 수백에서 수천 가닥의 필라멘트를 모아 꼬지 않고 병렬로 묶은 로빙이다. 로빓은 와인딩이나 펄트루전 공정에 직접 사용되거나, 다시 직조되어 원단이나 매트를 만드는 데 사용된다. 또한, 로빓을 절단하면 초크가 되고, 절단된 섬유를 공기 분산시켜 쌓으면 절단 원사 매트가 만들어져 손 케이업 공정에 활용된다. 이러한 가공을 통해 유리 섬유는 보강재로서 최적의 형태로 제공되어 자동차, 선박, 풍력 발전 블레이드, 스포츠 용품 등 무수히 많은 복합 재료 제품의 뼈대를 이루게 된다.

E-유리는 전기적 용도(Electrical)에서 유래한 명칭으로, 유리 섬유 중 가장 널리 사용되는 범용 보로실리케이트 유리 계열이다. 주로 복합 재료의 보강재로 활용되며, 섬유 강화 플라스틱의 핵심 구성 요소이다.

주성분은 규산(SiO₂)과 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화칼슘(CaO), 붕산(B₂O₃)으로 구성된다. 이 조성은 우수한 전기 절연성, 좋은 내수성, 그리고 적절한 기계적 강도와 가공성을 동시에 확보하기 위해 설계되었다. 특히 알칼리에 대한 내구성이 다른 유형에 비해 상대적으로 낮은 편이지만, 대부분의 화학적 내구성 요구 사항을 충족시킨다.

E-유리는 높은 인장 강도, 낮은 열팽창 계수, 그리고 뛰어난 전기 절연성을 특징으로 한다. 이러한 종합적인 성능과 상대적으로 낮은 제조 비용 덕분에 건설 자재, 자동차 부품, 보트 선체, 풍력 터빈 블레이드를 비롯한 다양한 섬유 강화 플라스틱 제품의 주력 보강 소재로 자리 잡았다.

S-유리는 고강도 특성을 가진 유리 섬유의 한 종류이다. S는 'Strength(강도)'를 의미하며, 주로 항공우주, 군사, 고성능 스포츠 용품 등 극한의 기계적 성능이 요구되는 분야의 복합 재료 보강재로 사용된다. 일반적인 E-유리에 비해 인장 강도와 탄성 계수가 현저히 높은 것이 특징이다.

이러한 우수한 기계적 성능은 특수한 화학 조성에서 비롯된다. S-유리는 규산(SiO₂)과 산화알루미늄(Al₂O₃)의 함량이 매우 높고, 산화마그네슘(MgO)을 포함하는 반면, 산화칼슘(CaO)과 붕산(B₂O₃) 등의 함량은 낮다. 이 조성은 유리 구조를 더욱 치밀하게 만들어 높은 강도와 강성을 부여한다.

제조 공정은 기본적인 유리 섬유 제조법과 유사하나, 더 높은 용융 온도와 정밀한 공정 제어가 필요하다. 고순도의 원료를 사용하여 용융한 후, 플래티넘 합금 노즐을 통해 미세한 섬유로 뽑아내며, 표면에는 보강재와 수지의 접착을 향상시키는 사이징 처리가 이루어진다.

S-유리는 높은 성능 대비 제조 단가가 비싸기 때문에, 모든 응용 분야에 사용되기보다는 성능이 최우선인 특수 분야에 한정되어 적용된다. 대표적으로 전투기의 동체, 헬리콥터 로터 블레이드, 미사일 외피, 고급 요트 선체, 그리고 고성능 자전거 프레임 등의 제작에 활용된다.

C-유리는 화학적 내구성, 특히 산에 대한 저항성을 중시하여 개발된 유리 섬유의 한 종류이다. 'C'는 'Chemical(화학적)'을 의미하며, 주로 산성 환경이나 화학적으로 가혹한 조건에서 사용되는 여과재, 배기 가스 처리 장치, 화학 공장의 배관 보강재 등에 활용된다. 이는 일반적인 E-유리가 알칼리에는 강하지만 산에는 비교적 취약한 점을 보완하기 위한 목적이다.

C-유리의 가장 큰 특징은 높은 화학적 내구성을 제공하는 조성이다. E-유리의 주요 성분인 산화알루미늄(Al₂O₃)과 산화칼슘(CaO)의 함량을 낮추고, 대신 산화붕소(B₂O₃)의 함량을 높이며, 이산화규소(SiO₂)의 비율을 크게 증가시킨다. 이러한 조성 변화는 유리 네트워크 구조를 더욱 안정적으로 만들어 산에 의한 침식을 효과적으로 방지한다.

그러나 높은 산 내성에 특화된 조성은 다른 물성에는 일부 타협점을 만든다. 예를 들어, C-유리의 전기 절연성과 기계적 강도는 E-유리에 비해 다소 낮은 편이다. 또한 제조 온도가 더 높고 원료 비용이 상대적으로 비싸기 때문에, 산성 저항성이 필수적인 특수한 응용 분야에 선택적으로 사용된다. 주요 적용처는 화학 공장의 장비, 산성 배기 가스를 처리하는 스크러버의 라이닝, 배터리 분리판, 그리고 특정 필터 및 여과재 등이다.

AR-유리는 알칼리 저항 유리(Alkali Resistant Glass)의 약자로, 시멘트와 같은 강알칼리 환경에서도 내구성을 유지하도록 특수 설계된 유리 섬유이다. 일반적인 E-유리는 시멘트의 수화 과정에서 생성되는 강알칼리성 수산화칼슘에 의해 쉽게 부식되어 강도가 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 개발된 AR-유리는 지르코늄 산화물(ZrO₂)을 높은 비율로 함유하는 것이 가장 큰 특징이며, 이 성분이 알칼리와 반응하여 표면에 보호층을 형성하여 부식을 억제한다.

주요 성분으로는 규산(SiO₂), 지르코늄 산화물(ZrO₂), 그리고 산화나트륨(Na₂O) 등이 포함된다. 높은 지르코늄 함량(일반적으로 16% 이상)이 알칼리 저항성을 부여하는 핵심 요소이다. 이러한 화학적 조성 덕분에 AR-유리는 콘크리트의 알칼리 골재 반응으로 인한 열악한 환경에서도 장기간 성능을 유지할 수 있다.

AR-유리의 가장 중요한 응용 분야는 글래스파이버 강화 콘크리트(GFRC)이다. 섬유 강화 콘크리트에 AR-유리 섬유를 보강재로 사용하면 콘크리트의 인성과 균열 저항성이 크게 향상되며, 얇고 가벼우면서도 복잡한 형태의 건축 외장재나 장식 요소 제작이 가능해진다. 또한 시멘트 바닥재나 모르타르의 보강, 일부 특수 필터 용도로도 사용된다.

하지만 높은 지르코늄 함량으로 인해 원료 비용이 일반 E-유리에 비해 상당히 높으며, 제조 공정상의 어려움도 따르는 편이다. 따라서 경제성을 고려하여 알칼리 환경이 요구되는 특정 건설 및 토목 분야에 선택적으로 적용된다.

유리 섬유는 그 기원이 유리임에도 불구하고, 섬유 형태로 가공됨에 따라 원래의 취성적인 성질을 극복하고 탁월한 인장 강도를 발휘한다. 이는 섬유의 미세한 직경과 제조 과정에서 표면 결함이 최소화되기 때문이다. 일반적으로 유리 섬유의 인장 강도는 강철에 버금가는 수준으로, 직경이 얇을수록 그 강도는 더욱 증가하는 특징을 보인다.

유리 섬유의 높은 강도 대 중량비는 복합 재료 분야에서 가장 중요한 장점으로 작용한다. 글래스 파이버 강화 플라스틱(GFRP)이나 글래스 파이버 강화 콘크리트와 같은 재료에서 유리 섬유는 보강재 역할을 하여, 기존 플라스틱이나 시멘트 모르타르만으로는 달성하기 어려운 높은 강도와 탄성 계수를 부여한다. 이는 자동차, 선박, 항공기 부품, 그리고 풍력 터빈 블레이드와 같은 대형 구조물 제작에 널리 활용된다.

그러나 유리 섬유는 압축 강도에 비해 인장 강도가 월등히 높은 편이며, 굽힘 강도 또한 우수하다. 한편, 피로 강도는 사용 환경과 수지와의 접착 상태에 크게 의존한다. 장기간 반복 하중이 가해지는 환경에서는 접착 계면의 손상이나 섬유 자체의 미세 균열이 발생할 수 있어 설계 시 고려해야 한다.

유리 섬유는 우수한 내열성을 가진 재료이다. 이는 주성분인 규산과 산화알루미늄 등이 높은 녹는점을 가지기 때문이다. 일반적으로 가장 널리 사용되는 E-유리의 연화점은 약 840°C에 이르며, 고온에서도 형태와 강도를 유지하는 능력이 뛰어나다. 이러한 특성은 고온 환경이 요구되는 다양한 산업 분야에서 유리 섬유의 사용을 가능하게 한다.

내열성은 유리 섬유의 종류에 따라 차이를 보인다. 예를 들어, 고강도 특성을 가진 S-유리는 E-유리보다 더 높은 사용 온도 범위를 가진다. 또한, 내화학성이 우수한 C-유리나 AR-유리도 각자의 화학 조성에 따라 고온에서의 안정성이 다르게 나타난다. 이처럼 조성 설계를 통해 특정 온도 구간에서의 성능을 최적화할 수 있다.

유리 섬유의 낮은 열팽창 계수도 내열 성능에 기여하는 중요한 요소이다. 금속이나 플라스틱과 같은 다른 재료에 비해 온도 변화에 따른 수축과 팽창이 매우 적다. 이는 고온과 저온을 반복하는 열충격 환경에서도 균열이나 변형 없이 안정적으로 기능할 수 있음을 의미한다. 따라서 항공기 부품이나 배기 시스템과 같은 극한 조건의 응용 분야에 적합하다.

내열성 덕분에 유리 섬유는 단열재 및 보온재로 널리 쓰인다. 건물의 벽체나 공장의 배관을 감싸는 단열 소재로서, 높은 온도를 효과적으로 차단하고 에너지 손실을 방지한다. 또한, 내화물이나 방화 커튼과 같은 방화 소재의 보강재로도 활용되어 화재 시 구조물의 안전성을 높이는 역할을 한다.

유리 섬유의 화학적 내구성은 산, 알칼리, 물, 대기 조건 등 다양한 화학적 환경에 대한 저항성을 의미한다. 이는 주로 유리의 주성분인 규산(SiO₂)과 다른 산화물들의 안정적인 네트워크 구조에서 비롯된다. 높은 규산 함량은 일반적으로 산에 대한 내성을 높이는 반면, 알칼리 내성은 산화알루미늄(Al₂O₃)과 산화지르코늄(ZrO₂) 같은 성분의 함량에 크게 의존한다.

화학적 내구성은 유리 섬유의 종류에 따라 현저한 차이를 보인다. 일반적으로 널리 사용되는 E-유리는 산에 대한 내성이 우수하지만, 강한 알칼리 환경에서는 침식될 수 있다. 반면, C-유리(화학 내식 유리)는 특히 산성 환경에서 높은 내구성을 가지도록 설계되었다. AR-유리(알칼리 저항 유리)는 콘크리트 내의 강알칼리 환경에서도 분해되지 않도록 산화지르코늄을 첨가하여 내알칼리성을 극대화한 것이 특징이다.

이러한 우수한 화학적 안정성은 유리 섬유가 화학 공장의 탱크와 배관, 폐수 처리 시설의 여과재, 콘크리트 보강용 지오그리드 등 가혹한 화학 환경이 예상되는 분야에서 널리 사용되는 핵심 이유이다. 또한, 복합 재료의 보강재로 사용될 때 매트릭스 수지와의 접착력을 장기간 유지하고 구조물의 수명을 연장하는 데 기여한다.

유리 섬유는 우수한 전기 절연체로 널리 알려져 있다. 이는 그 주성분인 규산과 다른 금속 산화물들이 비결정성의 유리 구조를 이루며, 자유롭게 이동할 수 있는 전자가 거의 없기 때문이다. 이러한 구조적 특성으로 인해 유리 섬유는 높은 체적 저항률과 표면 저항률을 가지며, 유전 강도 또한 높은 편에 속한다. 이는 고전압 환경에서도 안정적인 절연 성능을 발휘할 수 있게 해준다.

이러한 우수한 전기적 특성 덕분에 유리 섬유는 인쇄 회로 기판의 기재, 전자 부품의 절연 피복, 변압기 및 전기 모터의 절연 재료 등 다양한 전기 공학 및 전자 공학 분야에서 핵심 소재로 활용된다. 특히 유리섬유 강화 플라스틱은 전기 절연성과 기계적 강도를 동시에 요구하는 구조물 제작에 적합하다.

한편, 유리 섬유의 전기적 특성은 그 조성에 따라 일부 달라질 수 있다. 일반적으로 가장 널리 사용되는 E-유리는 전기적 특성에 최적화된 조성을 가지고 있으며, 통신용 광섬유의 코어나 클래딩을 만드는 데 사용되는 특수 조성의 유리 섬유는 빛을 전달하는 광학적 특성이 더 중요시된다. 그러나 대부분의 상업용 유리 섬유는 기본적으로 매우 낮은 유전 손실과 높은 절연 내력을 갖추고 있어 전기 절연 목적으로 신뢰성 있게 사용된다.

유리 섬유는 복합 재료 분야, 특히 FRP의 핵심적인 보강재로 널리 사용된다. FRP는 섬유 강화 플라스틱을 의미하며, 폴리에스터나 에폭시와 같은 수지 기질 속에 유리 섬유를 배치하여 제조한다. 이때 유리 섬유는 높은 인장 강도와 강성을 제공하는 역할을 하여, 가볍으면서도 강한 재료를 만들어낸다. 이러한 특성 덕분에 유리 섬유 강화 플라스틱은 금속을 대체할 수 있는 소재로 각광받고 있다.

유리 섬유를 이용한 복합 재료의 제조 공법은 다양하다. 대표적인 방법으로는 수지를 함침시킨 유리 섬유를 금형에 쌓아 올리고 압력을 가해 성형하는 핸드 레이업과, 미리 수지에 적신 유리 섬유 강화재를 금형에 넣고 진공으로 성형하는 RTM이 있다. 또한, 연속적인 유리 섬유를 필라멘트 와인딩 방식으로 감아 압력 용기나 파이프를 제조하기도 한다. 각 공정은 최종 제품의 형상, 강도 요구 사항, 생산량에 따라 선택된다.

이러한 복합 재료는 항공기, 자동차, 보트의 선체와 같은 운송 수단부터, 풍력 발전기 블레이드, 스포츠 용품, 상하수도 파이프, 수영장 구조물에 이르기까지 광범위하게 응용된다. 특히 자동차 산업에서는 차체 경량화를 통해 연비를 향상시키는 데 기여하며, 건설 산업에서는 콘크리트 보강용 리바나 외장 패널로 사용되어 내구성을 높인다.

유리 섬유는 우수한 단열 및 보온 성능으로 인해 건축물과 산업 설비에서 널리 사용되는 주요 단열재 중 하나이다. 유리 섬유 단열재는 유리 섬유를 얽히게 하여 다공성 구조를 형성한 매트나 롤 형태로 제조되며, 이 구조 내에 정지된 공기층이 효과적인 열 차단층 역할을 한다. 이는 열전도율이 매우 낮아 열의 전달을 크게 억제하며, 특히 건물의 외벽, 지붕, 천장, 바닥 등에 설치되어 겨울철 난방 열손실을 방지하고 여름철 냉방 효율을 높이는 데 기여한다.

산업 분야에서는 고온의 배관, 보일러, 화학 플랜트, 선박 등의 단열에 유리 섬유 단열재가 필수적으로 적용된다. 이는 유리 섬유 자체가 갖는 높은 내열성을 바탕으로, 수백 도의 고온 환경에서도 형태와 성능을 유지할 수 있기 때문이다. 또한, 유리 섬유는 불연성 무기재료이기 때문에 화재 예방과 방화 구획을 위한 방화재료로도 적합하다.

단열재로서의 유리 섬유는 방음 성능도 함께 제공한다는 장점이 있다. 섬유가 얽힌 다공성 구조가 공기 중의 음파 에너지를 흡수하고 분산시켜 소음을 감소시키는 효과가 있다. 따라서 주거 공간의 실내 소음 차단이나 공장, 기계실 등의 방음 벽체로도 활용된다. 이러한 다기능성과 함께 상대적으로 낮은 제조 비용과 쉬운 시공성 덕분에 석면 대체재로도 주목받으며 시장에서 확고한 지위를 차지하고 있다.

유리 섬유는 우수한 전기 절연성과 낮은 유전 손실 특성 덕분에 전자 및 통신 분야에서 핵심적인 재료로 널리 사용된다. 특히 인쇄 회로 기판의 기초 재료인 프리프레그와 동박 적층판의 보강재로 활용되며, 이는 스마트폰, 컴퓨터, 가전제품 등 다양한 전자 기기의 핵심 부품을 구성한다. 또한 광섬유 케이블의 보강재로 사용되어 케이블의 인장 강도를 높이고 외부 충격으로부터 내부 광섬유를 보호하는 역할을 한다.

통신 인프라 분야에서는 유리 섬유 복합재로 만들어진 라디오 주파수 안테나 덮개와 전파 투과성이 요구되는 라디오 돔 등에 적용된다. 이는 전파를 효과적으로 투과시키면서도 구조물이 가벼우며 내구성이 뛰어나다는 장점이 있다. 더불어 전자기 차폐가 필요한 장비의 외장이나 내부 부품에도 유리 섬유 강화 플라스틱이 사용되어 전자기 간섭을 줄이는 데 기여한다.

유리 섬유는 현대 건설 산업에서 필수적인 자재로 널리 사용된다. 높은 인장 강도, 우수한 화학적 내구성, 그리고 뛰어난 단열 및 방음 성능을 바탕으로 다양한 형태로 적용된다. 특히 콘크리트와 플라스틱 등 기존 재료의 단점을 보완하고 성능을 향상시키는 역할을 한다.

주요 응용 분야로는 유리 섬유 강화 콘크리트(GFRC)가 있다. 이는 시멘트 모르타르에 유리 섬유를 분산시켜 만든 복합 재료로, 일반 콘크리트에 비해 가볍고 휨 강도가 높으며 균열에 대한 저항성이 크다. 이러한 특성 덕분에 건물의 외장 패널, 장식용 요소, 얇은 셸 구조 등에 적합하다. 또한 지붕용 방수 시트나 벽체의 보강 메쉬로도 활용되어 구조물의 내구성을 높인다.

단열 및 방음 자재로서도 유리 섬유는 중요한 위치를 차지한다. 유리 섬유를 부드러운 매트나 롤 형태로 가공한 단열재는 건물의 벽, 천장, 지붕에 설치되어 열 손실을 방지하고 에너지 효율을 높인다. 동시에 공기 중의 음파를 흡수하여 실내 방음 효과를 제공한다. 이 외에도 배관 보온재나 방화문의 충전재로도 사용된다.

내화성이 요구되는 건축 자재에서도 유리 섬유는 두각을 나타낸다. 특수한 조성의 유리 섬유로 제작된 직물이나 매트는 고온에 강해 방화 커튼, 배기 덕트 라이닝, 연돌 내부 보호재 등으로 사용된다. 이처럼 유리 섬유는 강도 보강, 에너지 절약, 안전 확보 등 다방면에서 현대 건축의 핵심 소재로 자리 잡고 있다.

유리 섬유는 우수한 내화학성과 내열성, 그리고 미세한 직경으로 인해 다양한 산업 분야에서 고성능 필터 및 여과재로 널리 사용된다. 특히 고온, 고부식성 환경이나 미세 입자를 포집해야 하는 정밀 여과에 적합하다. 유리 섬유로 제작된 여과 매체는 공기 여과기, 액체 여과기, 배기가스 처리 시스템 등에 적용되어 먼지, 연기, 미스트, 박테리아와 같은 오염 물질을 효과적으로 제거한다.

유리 섬유 필터는 주로 부직포 형태로 제조되며, 섬유의 직경, 두께, 공극률 등을 조절하여 원하는 여과 효율과 압력 강하 특성을 설계할 수 있다. HEPA 필터나 ULPA 필터와 같은 초고효율 공기 필터의 핵심 소재로도 사용되어, 미세먼지나 바이러스와 같은 초미세 입자까지 포집하는 데 기여한다. 또한 화학 공장이나 발전소의 배기가스 처리에서 백필터의 여포로 활용되며, 고온의 플라이애시를 포집한다.

액체 여과 분야에서는 수처리 공정, 화학 약품 여과, 식음료 제조 등에서 유리 섬유 여과지가 사용된다. 이는 섬유 자체가 화학적으로 불활성이며, 섬유 표면에 코팅을 가해 젖음성을 조절하거나 여과 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다. 실험실에서 사용되는 분석용 여과지 또한 정밀한 공극 크기를 가진 유리 섬유로 만들어지는 경우가 많다.

이러한 응용은 유리 섬유가 제공하는 높은 내열성과 화학적 내구성에 기반한다. 산이나 알칼리에 대한 저항력이 뛰어나 가혹한 환경에서도 구조적 무결성을 유지하며, 고온에서도 변형이나 열분해가 일어나지 않아 장기간 안정적인 여과 성능을 발휘할 수 있다. 따라서 환경 오염 방지 장비와 산업 공정에서 필수적인 구성 요소로 자리 잡고 있다.

유리 섬유는 높은 인장 강도를 가지며, 무게 대비 강도가 강철보다 우수한 경우가 많다. 이는 유리 섬유가 복합 재료의 주요 보강재로 널리 사용되는 핵심 이유이다. 또한 열팽창 계수가 낮아 온도 변화에 따른 변형이 적으며, 불연성으로 우수한 내열성을 보인다.

화학적 안정성도 주요 장점으로, 대부분의 산과 알칼리에 대한 내성이 뛰어나 부식 환경에서도 성능을 유지한다. 동시에 우수한 전기 절연성을 갖추고 있어 전자 기기의 기판이나 절연체로 활용된다. 이러한 물리적, 화학적 특성은 다양한 척박한 환경에서의 적용을 가능하게 한다.

유리 섬유는 가볍고 유연하여 복잡한 형상으로 성형하기 용이하며, 단열 및 방음 성능도 뛰어나 건축 자재로 적합하다. 제조 공정이 비교적 확립되어 있어 경제적으로 대량 생산이 가능하며, 내후성이 좋아 장기간 사용에 따른 성능 저하가 적다. 이러한 종합적인 특성 덕분에 항공우주, 자동차, 선박, 스포츠 용품 등 수많은 산업 분야에서 필수 소재로 자리 잡았다.

유리 섬유는 우수한 성능에도 불구하고 몇 가지 고유한 단점과 취급 시 주의가 필요한 점을 가지고 있다. 가장 큰 문제점은 취성으로 인한 피로와 충격에 대한 저항성이 상대적으로 낮다는 것이다. 특히 굽힘 하중이 반복적으로 가해지거나 날카로운 충격을 받으면 섬유가 쉽게 파손될 수 있다. 또한 유리 섬유 자체의 탄성 계수는 강철 등 금속 재료에 비해 낮은 편이어서, 높은 강성을 요구하는 구조물에서는 충분한 단면적을 확보하거나 다른 고탄성 섬유와 혼방하는 등의 설계가 필요하다.

제조 및 취급 과정에서의 건강 영향도 중요한 주의사항이다. 미세한 유리 섬유 분진은 피부, 눈, 호흡기 점막을 자극하여 가려움증, 발적, 염증을 유발할 수 있다. 장기간 고농도로 노출될 경우 폐에 침착되어 호흡기 문제를 일으킬 가능성이 있어, 작업 시에는 적절한 보호구와 환기 설비가 필수적이다. 완제품 상태에서는 분진 발생 위험이 크게 줄어들지만, 절단, 연마, 분쇄 등의 2차 가공 시에는 여전히 주의해야 한다.

화학적 내구성은 우수한 편이지만, 특정 환경에서는 약점을 보인다. 강알칼리 환경에서는 장기간 노출 시 규산 성분이 침식되어 강도가 저하될 수 있다. 또한 일반적으로 사용되는 E-유리는 산에는 강하지만, 불산과 같은 불화수소산에는 매우 취약하다는 점을 고려해야 한다. 따라서 적용 환경의 화학적 조건을 정확히 평가하는 것이 중요하다.

마지막으로, 유리 섬유 강화 복합 재료의 재활용 문제가 환경적 관점에서 과제로 남아있다. 열경화성 수지와 결합된 FRP는 분해가 어려워 대부분 매립 처리되고 있으며, 효율적인 재활용 기술 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 사용 후 폐기물의 처리 비용과 방법을 사전에 계획하는 것이 바람직하다.

유리 섬유는 무기질 섬유로, 일반적으로 유해한 유기 화합물을 포함하지 않으나, 미세한 섬유 형태로 인해 건강에 영향을 미칠 수 있다. 가장 큰 우려는 호흡기를 통한 섬유의 흡입이다. 매우 가는 유리 섬유는 공기 중에 떠다닐 수 있으며, 이를 장기간 흡입할 경우 피부, 눈, 호흡기에 자극을 유발할 수 있다. 피부 접촉 시에는 가려움증과 일시적인 발적을 일으킬 수 있으며, 이는 섬유가 피부 표면에 박혀 생기는 기계적 자극에 의한 것이다.

호흡기 영향으로는 일시적인 기침이나 목 자극이 발생할 수 있으며, 작업 현장에서 고농도의 미세 섬유에 장기간 노출될 경우에는 더 심각한 호흡기 문제가 발생할 위험이 있다. 그러나 유리 섬유는 석면과 달리 생물학적 내구성이 낮아 폐 조직에 오래 머물지 않고 분해되거나 제거되는 것으로 알려져 있다. 국제암연구기관(IARC)은 일부 생물 내구성이 높은 인공광물섬유를 2B군(인체 발암 가능성 있음)으로 분류한 바 있으나, 일반적인 건축용 유리섬유는 3군(인체 발암성 분류 불가능)으로 평가하고 있다.

유리 섬유를 다룰 때는 적절한 안전 조치가 필수적이다. 작업 시 방진 마스크, 보안경, 장갑, 피부를 덮는 작업복을 착용하여 흡입 및 접촉을 방지해야 한다. 작업 후에는 샤워를 통해 피부에 붙은 섬유를 씻어내는 것이 좋다. 또한, 실내에서 사용되는 단열재 등이 손상되지 않도록 관리하여 실내 공기 중 섬유 농도를 낮추는 것도 중요하다.

사용 후 폐기되는 유리 섬유 제품의 처리는 환경적 고려사항이 된다. 일반적으로 유리 섬유 자체는 화학적 내구성이 높아 자연 분해되지 않으며, 매립 처분 시 부피를 차지하는 문제가 있다. 특히 복합 재료 형태인 FRP는 유리 섬유와 수지가 결합되어 있어 분리가 어려워 재활용이 더욱 복잡한 과제로 남아있다.

현재 유리 섬유의 재활용 방법은 크게 물리적 재활용과 화학적 재활용, 에너지 회수로 구분된다. 물리적 재활용은 폐기물을 분쇄하여 필러나 보강재로 재사용하는 방식이다. 예를 들어, 분쇄한 FRP 잔해를 콘크리트나 아스팔트의 골재 대체재로 활용하는 연구가 진행 중이다. 화학적 재활용은 열분해 등의 공정을 통해 수지 성분을 제거하고 유리 섬유를 회수하는 방법이나, 경제성과 기술적 난제로 상용화 수준에는 미치지 못하고 있다.

산업 현장에서는 생산 과정에서 발생하는 불량품이나 절단 부스러기 등의 산업 폐기물을 다시 용융로에 투입하여 새로운 유리 섬유의 원료로 사용하는 클로즈드 루프 재활용이 가장 일반적으로 이루어진다. 이는 에너지 소비를 줄이고 원자재 사용을 최소화하는 효과적인 방법이다. 한편, 단열재 등으로 사용된 유리 섬유는 오염물질이 혼입될 가능성이 높아 재활용보다는 에너지 회수를 통한 소각 처리나 안전한 매립이 더 일반적이다.

유리 섬유 재활용 기술의 발전은 순환 경제 실현을 위한 중요한 과제이다. 재활용률을 높이고 고품질의 2차 원료를 생산하기 위한 기술 개발과 함께, 재활용이 용이한 친환경 복합 재료 설계에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.