완벽한 사람이 없듯이 완전한 결정도 없습니다. 금속 결정에도 당연히 결함들이 존재하죠. 이해가 쉽도록 점 결함(point defect), 선 결함(line defect), 면 결함(area defect), 그리고 벌크 결함(bulk, volume defect) 등으로 구분됩니다. 점 결함의 경우, 원래는 원자가 있어야할 자리가 비어있는 공공(vacancy) 결함, 다른 원자인 불순물이 들어와서 공공을 채운 치환형(substitutional) 결함, 혹은 불순물이 공공이 아닌 원자들 사이에 끼어있는 침입형(interstitial) 결함 등이 있죠. 침입형 결함의 경우에는 원래 원자 자신의 침입형(self-interstitial) 결함도 있습니다. 이러한 점 결함들은 원자간 거리, 공간을 왜곡시켜 응력과 변형을 발생하는 등, 전하들이 이동하는 과정에서 충돌, 산란(scattering)을 일으켜서 속도를 낮추고 따라서 전도도를 하락시키는 원인이 되죠.
선 결함에는 대표적으로 원자들이 본연의 위치에서 어긋나서 연결이 이어지는 전위(dislocation), 즉 1차원 결함을 들 수 있습니다. 전위에는 두 가지가 있는데, 하나는 칼날 전위(edge dislocation), 다른 하나는 나사 전위(screw dislocation)이죠. 칼날 전위는 격자면들의 사이에 절반의 잘라진 전위면이 삽입된 경우입니다. 이는 금속 결정의 소성 변화에서 응력에 의해 원자들이 파트너를 바꾸면서 변형이 일어나는 과정이 원활해지도록 돕죠. 그리고 나사 전위는 나선형으로 격자면이 존재하는 구조로, 예를 들어 원기둥을 중심에서 반지름 만큼 절단하여서 분리가 된 두 부분 중 한 쪽 부분을 위로 들어올린 모양입니다. 그러고 나서 윗면으로부터 결정면을 쭉 따라가 보면 마치 지하 주차장 아래쪽으로 내려가는 통로처럼 나선의 궤적이 그려집니다. 이와 더불어 칼날 전위와 나사 전위가 함께 존재하는 혼합 전위(mixed dislocation)도 있습니다.
면 결함에서는 먼저 표면 결함이 있습니다. 외부와 접촉하는 표면은 내부로부터 이어져온 결합이 종료되고 새로운 환경을 맞이하면서 결함의 끊김, 불순물 흡착 등을 겪게 되죠. 이는 면 결함의 한 종류로 해석됩니다. 다음으로 결정립계(grain boundary)를 들 수 있습니다. 즉, 여러 개의 단결정들이 표면에서 만들어져서 성장하여 가면서 단결정들이 서로 맞닿는 영역, 즉 각기 다른 단결정들의 경계에 해당합니다. 따라서 결정립계는 단결정(single crystal)보다는 다결정(poly-crystal) 구조에서 볼 수 있는 결함입니다. 나라와 나라 사이의 경계, 즉 국경에서 다사다난한 문제들이 발생하듯이 결정립계에서도 다양한 종류의 결함들이 만들어지고 존재하게 되죠. 즉, 결정들간의 경계에서는 원자간 거리가 평형 거리보다 길거나 짧을 수도 있고(strain bond), 이로 인하여 결합이 끊어진 결합(broken, dangling bond)이나 공공, 빈 공간(void) 등이 자연스럽게 만들어지죠. 이러한 빈 자리에는 외부로부터의 불순물들이 자리 잡기도 하며 여러 불완전성(imperfection)들이 산재하면서 결과적으로 전기 전도도나 기계적인 강도를 약화시킵니다. 여기에서 빈 공간이나 혹은 침입한 불순물들이 응어리진 침전물 등은 아주 큰 결함인 벌크 결함으로 이어지기도 합니다.
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