고체(固體, 영어: Solid)는 물질의 상으로 일정한 결정을 가지고 있어 힘이나 압력의 변화에도 모양이나 부피가 변하지 않는 상태를 말한다. 원자들이 규칙적인 격자 구조를 하며 원자들 간에 장거리 규칙을 가지고 있다. 이러한 고체의 특성을 연구하는 학문은 고체물리학, 결정학 등이 있다.
특징[편집 | 원본 편집]
일반적으로 주위에서 볼 수 있는 물건들은 컴퓨터부터 시작해서 길거리에 굴러다니는 돌멩이까지 대부분 고체로 이루어져 있다. 고체의 특성은 단단하다는 것인데 이는 강도(strength)와 인성(toughness)라는 물성으로 대변된다. 여기서 강도란 "물질이 얼마나 단단한가"를 나타내는 척도이고, 인성이란 "물질이 얼마나 튼튼한가"를 나타내는 척도이다. 두 가지가 매우 비슷하게 여겨질 수 있으나 실상은 다르다. 단적으로 말하면, 강도는 변형에 대한 저항성을 의미하고 인성은 파괴에 대한 저항성을 의미한다.
예를 들어 강도가 강한 물질은 단단하고 구부러지지 않는 대신 강한 힘을 주면 깨진다. 강도가 강한 물질의 예로 무쇠가 있는데, 아주 단단하나 차력사들이 배 위에 올려놓고 망치로 내려치면 쉽게 부서지는 모습을 볼 수 있다. 반면에 인성이 강한 물질은 구부러지고 휘어지나 쉽게 끊어지지 않는다. 예를 들어 자동차 차체 등에 사용되는 강판은 주로 인성이 좋은 재료를 사용한다. 차량 충돌 시험 등을 본 사람이 있다면 알겠지만 차체가 엄청나게 구겨지는 모습을 볼 수 있다. 만약 강도가 높은 재료를 차체에 사용하면, 차량이 고속으로 달리다가 사고가 나는 순간. 와장창하고 깨져 나가 대참사가 발생할 것이다.
눈치 빠른 사람은 이미 알아챘을지도 모르지만 두 가지 성질은 서로 반대의 특성을 가지고 있기 때문에 이를 양립하기는 아주 어렵다. 일반적으로 강도가 좋으면 인성이 떨어지고, 인성이 좋으면 강도가 떨어지는 것이 일반적인 구조재료의 특징이다. 그러나 높은 강도와 높은 인성을 동시에 요구하는 환경들도 있기 때문에, 강도와 인성을 겸비시키는 것이 야금학의 오랜 숙제이다.