원자충진율 (Atomic Packing Factor)
한 줄 정의: 단위세포 부피 가운데 원자(강체 구로 가정)가 차지하는 부피의 비율입니다.
쉽게 풀면
결정은 원자라는 공을 규칙적으로 쌓은 것으로 볼 수 있습니다. 원자충진율은 상자(단위세포) 안에서 공이 차지하는 부피가 몇 퍼센트인지 나타냅니다. 공을 아무리 잘 쌓아도 빈틈이 생기므로 1보다 작습니다.
왜 중요한가
결정 구조별 밀도 계산, 확산 경로, 침입형 원자 위치 이해의 기초입니다. 재료과학 입문 교과와 결정 구조 해석에서 기본 개념으로 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"FCC와 HCP는 원자충진율이 0.74로 같지만 적층 순서가 달라 슬립계 수가 다르다."
충진율과 구조 차이를 연결한 예입니다.
조금 더 깊게 보면
APF=(단위세포 내 원자 수×원자 부피)/단위세포 부피로 계산합니다. 단순입방 0.52, 체심입방 0.68, 면심입방·조밀육방 0.74입니다. 원자 반지름과 격자상수 관계(예: FCC에서 4r=√2a)를 이용해 구합니다.
주의할 점
조밀충전 구조는 원자 배열 방식이고, 원자충진율은 그 결과를 나타내는 정량 지표입니다. 이온 결정에서는 크기가 다른 이온을 함께 고려해야 해 계산이 달라집니다.