물 튕겨내는 화학기술 ‘워터프루프’ [우리가 몰랐던 과학 이야기] (96)

날씨가 더워지면서 물놀이를 즐기는 이들이 점점 많아지는 요즘입니다. 그래서 여름엔 물은 물론이고 땀이나 비 등에도 견딜 수 있는 ‘워터프루프’(waterproof) 제품을 많이 찾기도 하죠. 땀과 물에 잘 지워지지 않는 화장품부터 장마철 우비와 장화, 야외 활동에 적합한 의류와 텐트, 물속에 떨어트려도 안전한 전자제품까지 워터프루프는 이제 우리 생활에 꼭 필요한 화학 기술이 되었는데요. 오늘은 워터프루프의 원리와 성분, 이를 이용한 제품을 알아보도록 하겠습니다.

◆워터프루프란

출처=pngimage.net

워터프루프는 물(water)과 지붕(proof)의 합성어로, 물이 들어오지 않도록 하는 ‘방수’를 뜻합니다. 주로 의류와 화장품, 전자기기, 자동차 등에 워터프루프 기능을 추가하는데요. 특히 물놀이가 잦아지는 여름철 제품에 이 기능이 대부분 들어갑니다.

◆물에 잘 지워지지 않는 워터프루프 화장품

여름철에는 땀이나 수영장 등의 물로 화장이 지워지지 않도록 하기 위해 주로 워터프루프 화장품을 선택합니다.

보통 화장품은 ‘오일 인 워터’(oil in water) 형태로, 수분이 기름을 감싸는 수용성 수분막을 형성하는 원리인 만큼 물에 잘 번집니다.

이에 반해 워터프루프 화장품은 ‘워터 인 오일’’(water in oil) 형태로 유분이 막을 형성하고 있어 물이나 땀에 잘 번지지 않습니다.

방수 화장품은 워터프루프 또는 ’워터레지스턴스’(water-resistance)가 표시돼 있는데, 두가지 간 차이는 방수 시간입니다.

워터프루프는 물에 대한 지속력이 7시간이고, 워터레지스턴스는 4시간입니다.

화장품 중 주로 마스카라와 자외선차단제, 파운데이션, 아이라이너 등에 방수 기능이 들어가는데요, 그 성분은 주로 왁스나 실리콘 오일입니다.

수용성 오일은 피부에는 좋지만, 물과 땀에 잘 녹습니다. 따라서 지용성 함유량을 높여야 방수 효과가 큽니다.

◆물에 젖지 않는 방수옷

방수옷은 물이 그 안으로 침투하지 못한 채 표면에서 흐르도록 합니다. 원단의 입자를 물의 그것보다 작게, 수증기보다 크게 만들면 되는데요. 그렇게 해 물은 들어오지 못하게 하고, 땀(수증기 분자)은 밖으로 배출합니다.

출처=고어텍스

이와 같은 원리를 활용한 기술이 바로 고어텍스인데요.

고어텍스는 1평방인치당 80억개 이상의 미세한 구멍으로 이뤄져 있는데, 구멍 크기가 물방울 입자보다 2만배 이상 작습니다. 대신 수증기 분자보다 700배 이상 커서 물은 차단하고 땀은 배출해주는 방수와 투습기능을 지니고 있습니다. 주로 아웃도어 의류나 신발, 가방, 텐트 등에 사용되고 있습니다.

좀 더 완벽한 방수 기능이 필요한 우비나 스키복 등은 코팅제를 발라 미세한 틈까지 모두 막습니다. 주로 PVC(Poly Vinyl Chloride) 원료를 이용해 원단에 얇게 코팅막을 입히는데요, 장화나 식탁보 등 우리 생활에서 다양하게 활용되고 있습니다.

◆액체는 막고 공기는 통과시키는 전자제품 방수

출처=웨어러블닷컴(wearable.com)

예전에는 카메라나 휴대전화, 전자시계 등 휴대성이 좋은 전자제품을 물에 떨어트리면 바로 고장이 나곤 했는데요, 최근에는 물속에 들어가도 안전하도록 방수 처리가 되어 더 편리하게 쓰일 수 있게 됐습니다. 전자기기에 물이 스며들 수 없도록 실리콘 또는 고무 등을 이용해 액체의 침투를 막아주는 방수 코팅이 되어 있기 때문입니다.

출처=삼성전자 갤럭시

핸드폰은 스피커나 마이크가 있어 실리콘으로 모두 막아버리면 소리가 통과하지 못하죠. 때문에 액체나 고체는 통과시키지 않지만, 소리와 같이 공기는 통과시키는 ‘숨 쉬는 섬유’ 기술을 활용한 신소재를 사용합니다.

오늘은 여름철을 맞아 방수 제품과 그 안에 숨겨진 원리에 대해 알아보았는데요.

이 외에도 우리가 무심코 쓰고 있는 제품들에도 생활방수 기능이 숨겨져 있습니다.

한화케미칼의 PVC와 EVA는 대표적으로 많이 사용되는 방수 원료랍니다.

올 여름 방수 기능으로 무장한 아이템으로 마음껏 야외활동을 즐기길 바랍니다.

한화케미칼 블로거

*이 기고는 한화케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.

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