비 오고 습한 날, 습기에 지지 않지! 나를 지켜주는 방수 소재 속 과학

안녕하세요, 블로그 지기입니다. 보통 장마는 6월 중순에서 말부터 시작되는데요. 7월에 시작되는 올 장마는 39년 만의 늦은 장마라고 합니다. 비가 내리면 우중충한 날씨와 이리저리 튀는 빗물, 눅눅한 습기까지! 이것저것 신경 써야 할 부분이 참 많은데요. 오늘은 비가 오고 습한 날, 습기와의 싸움에서 지지 않기 위해 우리가 사용하는 용품 속의 숨은 과학을 찾으러 떠나봅시다!

 

 

01

빗물로부터 내 신발 보호하기, 발수 스프레이

   

비가 오는 날엔 물에 신발이 젖고 상할까 봐 걸음이 조심스러워지는데요. 이런 고민을 해결해주는 것이 바로 발수 스프레이입니다. 방수라는 말은 익히 잘 알고 있는데, 발수는 다소 익숙하지 않죠? 방수는 우산이나 장화와 같이 물질자체에 물이 통과하지 않도록 하는 것이라면, 발수는 원단의 조직 위에 얇은 막을 코팅하는 방법으로 물이 닿는 순간 원단의 표면에 스며들지 못하도록 튕겨주는 것입니다. 방수원단보다 통기성을 유지할 수할 수 있다는 장점이 있지만 지속시간의 한계가 있습니다. 운동화 등 발수효과가 필요한 의류나 장비에 스프레이 등의 형태로 발수제를 골고루 뿌리면 손쉽게 발수막이 만들어집니다. 발수 처리가 된 섬유에 물이 닿으면 물이 섬유에 스며들지 않고 주르륵 흘러내리게 됩니다.

발수 코팅제는 주로 불소수지가 사용됩니다. 불소수지는 분자구조가 안정적이어서 다른 물질과 반응하지 않는데요, 물 뿐만 아니라 기름도 튕겨낸답니다. 때문에 불소수지로 만들어진 발수막은 물 뿐만 아니라 여러 가지 오염에 강하답니다. 일상생활에서는 프라이팬 코팅 소재로도 주로 쓰이죠. 대중적으로 알려진 테프론 프라이팬도 불소수지로 표면을 처리해 물,기름, 양념이 들러붙지 않도록 처리한 제품입니다. 

 

 

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소수성 발수 코팅제로 시야확보, 장마철 안전운전 

  

운전 시에는 항상 안전에 유의해야 하지만, 비 오는 날에는 특히 안전운전에 더 신경 써야 합니다. 빗줄기가 거센 장마철에는 시야확보가 어렵기 때문인데요. 앞서 설명했던 발수의 원리는 쏟아지는 빗줄기를 바로 튕겨 내기 위해서 사용되기도 합니다.

자동차 유리에 발포하는 발수제는 실리콘 수지를 주성분으로 합니다. 여기서 실리콘은 규소이고 물을 싫어하는 소수성 물질입니다. 따라서 발수 코팅이 된 유리면에서 물방울은 넓게 퍼지지 않고 동그랗게 뭉쳐 바람에 날아가게 됩니다. 실리콘과 유리는 같은 규소성분이라 와이퍼로 닦아내는 경우에도 발수제는 유리에서 잘 분리되지 않아 남아 있고 물만 닦이게 됩니다. 하지만 손쉽게 비를 막을 수 있는 발수 스프레이는 큰 단점이 있는데요. 바로 쉽게 벗겨져 지속력이 길지 않다는 점입니다.

 

 

03

초친수성을 활용한 김서림 방지제

   

또한 장마철에 운전을 하거나 안경을 쓰는 분들은 유리에 김서림이 생겨서 당황하는 때가 종종 있는데요. 이렇게 김서림이 생기는 이유는 실내외 온도 차이 때문입니다. 여름 장마철에는 창 밖의 온도는 높고 습한데 차 실내는 에어컨에 의해 시원하기 때문에 바깥쪽의 따뜻한 수증기가 열을 빼앗겨 액체화 되어 차가운 유리표면에서 작은 물방울형태로 응결 된 것입니다.

김서림 방지제는 소수성인 발수제와 달리 초친수성을 활용합니다. 김이 서릴 때에 물방울을 확대해서 관찰하면 그 가장자리에 빈 공간이 생기는데요. 이 빈 틈이 김서림의 원인이 됩니다. 따라서 물 분자에 강하게 끌리는 성질을 이용하여 오히려 물방울이 표명에 빈틈없이 착 달라붙게 하는 것이죠. 이 때 형성되는 얇은  수막은 빈 공간 없이 물방울을 퍼지게 하여 김서림을 방지하고 투명하게 보이게 해줍니다.

방지제는 글리세롤이나 비누 등의 계면활성제 성분과 같은 친수성 물질로 만듭니다. 글리세롤은 무색 무취의 강한 점성과 흡습성이 있는 액체로 식품 첨가물이나 건조방지제 등의 목적으로 많은 분야에서 사용됩니다. 글리세롤은 대표적인 3가 알코올이며, 3가 알코올은 한 개의 분자 안에 한 개의 수소 원자와 한 개의 산소 원자로 이루어져 있는 수산기 3개를 가진 알코올을 뜻합니다. 

 

 

04

임시방편이 아닌, 오랜 기간 습기를 막으려면?

   

앞서 알아 보았던 발수 스프레이나 김서림 방지제는 그저 일시적인 대처일 뿐입니다. 따라서 매번 스프레이나 방지제를 뿌리기는 참 번거로운 일인데요. 이럴 땐 어떻게 하면 될까요?

영구적으로 김서림 방지 기능이 있는 안경 렌즈나 유리의 경우, 표면을 산화타이타늄(TiO2)으로 코팅합니다. 도자기 유약으로 주로 사용되는 산화타이타늄(TiO2)은 반응성이 높은 타이타늄이 공기 중에서 산화 반응을 한 물질입니다. 산화타이타늄은 초친수성 물질로 표현에 물방울이 맺히지 않게 해 안경이나 유리의 김서림을 방지할 수 있는데요. 또한, 공기 중에서 자외선을 흡수해 활성산소를 배출해 유해물질을 분해하거나, 항균과 탈취 등의 작용도 합니다.

습기를 막는 데는 온도를 높이는 방법도 있죠! 욕실 거울에 끼는 김서림을 방지하기 위한 신소재도 있는데요. 거울 표면에 탄소나노튜브 발열체 필름을 붙여 유리 표면의 온도를 높여 김서림 제거를 할 수도 있답니다! 


오늘은 습기와의 싸움에서 우리에게 도움을 주는 여러 제품 속 원리와 과학에 대해 알아보았는데요. 그 원리를 알고 나니 늦은 장마가 무섭지 않네요. 우중충한 장마가 지나면 반드시 해는 뜰 테니, 조금만 견뎌 보아요. 다음에는 더 도움이 될 만한 콘텐츠로 돌아오겠습니다!

 

 

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