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| Apple의 Asymmetric chemical strengthening 특허(2017년) |
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1. 개요
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| Ceramic Shield 설명[1] |
Apple이 코닝과 협업하여 개발하고 2020년 10월 13일(한국 시각 2020년 10월 14일)에 발표한 커버 글래스 내구성( 강도 및 인성) 강화 기술이다. iPhone 12 시리즈부터 쭉 적용되었다.
2. 특성
Ceramic Shield에는 기존 강화유리에서 나아가 세라믹글래스, 듀얼이온교환공정, 인클로저디자인의 총 세가지 구성요소를 포함한다.2.1. 세라믹 글래스
일반적인 원자가 액체에서 고체가 될 때 결정구조를 형성하는 것과 다르게, 유리의 경우 비결정구조(비정질구조)를 형성한다. 이를 액화점까지 재가열한 후 냉각하면 마치 금속처럼 결정형 구조를 갖추는 세라믹화[2]가 진행된다. 해당 처리를 하면 기존의 유리가 가지지 못하는 열충격 및 열피로 저항성과 강도 및 인성, 경도를 가지게 된다.이는 전면 글래스 한정으로, 후면 글래스는 세라믹 처리 없이 기존의 고릴라 글래스 빅터스(12~13)/고릴라 글래스 빅터스 2(14~)를 사용하고 있다.
2.2. 듀얼이온교환공정 기술
통상적으로 일반유리를 강화유리를 만드는 화학적 강화 과정에 이온교환공정을 거치게 되는데, 이 과정이 반복되다보면 공정에 사용되는 칼륨이온이 희석되게 되면서 초기생산제품보다 중, 말기생산제품의 강도가 떨어지게된다. 이를 보완하기 위해 이온교환공정을 두 번에 거쳐서 진행하는 것이 듀얼이온교환공정이며, 실제로 단일공정대비 듀얼공정을 거친 제품이 말기에 생산된 제품에서도 강도가 유지되는것이 확인되었으며 Apple이 특허를 보유하고 있다.이 공정은 iPhone X 이후의 후면 커버글래스에 먼저 적용되어 왔던 것으로 iPhone 12 시리즈 이후로 전면 커버글래스에도 적용되었다.
2.3. 인클로저 디자인
이전 세대의 iPhone과 달리,[3][4] iPhone 12 시리즈는 인클로저가 직각의 박스형상으로 디자인되어 낙하시 디스플레이 패널과 커버글래스보다 먼저 충격을 흡수하여 보호할 수 있게 되었다. Apple의 설명에 따르면, 이전 iPhone 대비 4배 나은 낙하성능을 보여준다고 한다.[5]3. 여담
| iPhone 12의 벤드테스트 영상(2020)[6] |
- JerryRigEverything를 비롯한 IT 유튜버들이 테스트한 바로는, iPhone 12 기준 일반적인 강화유리와 비슷한 경도6부터 기스가 나기 시작했으니 사실상 경도는 전작과 동급 이상 정도로 추정할 수 있다.[7] iPhone 12에서보다 iPhone 13의 경도가 개선되었고 아이폰 15의 경우를 보면 경도6 에서는 흠집이 나지 않고 경도7 부터 자세히 보면 보일 정도의 흠집이 난다. 같은 년도에 출시된 갤럭시 S23U의 경도6 에서 큰 흠집이 나는 고릴라 글래스 빅터스 2보다 월등한 수준이다.
- 후면 강화유리의 경우엔 일반적인 고릴라 글래스 빅터스(14는 빅터스 플러스)를 쓰지만, 세라믹 글래스 기술이 더해진 전면의 Ceramic Shield까진 아니더라도 이전 iPhone들이 듀얼이온교환공정만 채택된 것에 비해 iPhone 12 시리즈는 인클로저 디자인이 추가 적용되어 조금이라도 더 나은 낙하성능을 보여줄 것으로 추정할 수 있다.
- 세라믹 쉴드의 구성요소 중 인클로저 디자인의 경우 사실 초창기 아이폰부터 같은 인클로저 디자인을 유지해오다가 iPhone 6 디자인을 기점으로 외부에 유리가 노출되는 곡면 글래스 형태로 바뀌면서 낙하시에 모서리부분의 유리가 먼저 충격을 받을 확률이 높아졌었던 것을 다시 외부소재로 유리를 감싸는 인클로저 디자인으로 회귀하며 세라믹 쉴드를 구성하는 요소로 포함된 것을 알 수 있다. 따라서 iPhone SE(3세대)의 경우 iPhone 13과 iPhone 12의 후면 유리와 같은 유리를 사용했고, 인클로저가 곡면 형상의 디자인이기 때문에 세라믹 쉴드로 명명되지는 않는다.
- iPhone 16 시리즈부터는 기존 Ceramic Shield 대비 강도가 50% 향상된 새로운 Ceramic Shield가 적용되었다.
[1]
아래에 있는 특성 항목을 보면, Apple이 그 어떤 스마트폰보다 견고하고 투명하다고 광고하는 이유를 알 수 있다.
[2]
물론 이 과정으로 생긴 결정형의 구조는 불투명하지만, 냉각속도 및 핵 생성자 투입을 조절함으로써 결정립 크기를 가시광선(400nm~780nm)로 하여 투명한 유리를 만들 수 있다.
[3]
정확히는 2016년
iPhone SE를 마지막으로 iPhone은 모두 인클로저가 둥근 형태로 제작되었다.
[4]
2023년 현재는
iPhone SE 3세대가 유일하게 둥근 인클로저 형태로 제작되었다.
[5]
iPhone이 낙하 혹은 충격 흡수 시, 손상이나 깨짐 없이 전면 유리가 온전하게 보존될 확률이 4배 더 높아진다는 뜻이다.
[6]
iPhone 6를 미디어 최초로 구부리면서 유명해진
Unbox Therapy의 테스트 영상이다. 테스트 결과, 아무리 힘을줘도 구부러지지 않으며 이는 Ceramic Shield의 영향도 어느정도 있는 것으로 보인다. 다만 다른 유튜버의 11 pro와 12 pro의 내구성 테스트를 비교해보면 별다른 차이가 없으며, 전면유리의 내구성보단 하우징 설계가 개선되었다고 보는것이 타당하다.
[7]
Ceramic Shield의 메인인 세라믹 글래스, 듀얼이온교환공정, 인클로저 디자인은 강도 및 낙하 시 충격인성 개선에 중점을 둔 기술이다.