알면 알수록 신기한 세탁세제의 원리 속속들이 파헤치기

 

 

 

화창한 날씨가 한창인 요즘, 정말 외출하기 좋지 않나요? 바쁜 일상 생활을 벗어나서 주말에는 산이나 들로 여행을 떠나시는 분들도 많고 가까운 공원으로 소풍을 가시는 분들이 참 많은 듯 합니다. 그런데 막상 나가려고 하니 입을 옷이 없네요.

 

편하고 깔끔한 옷을 입으려고 해도 겨우내 옷장 속에 있어서 그런지 퀘퀘한 냄새가 나고, 어쩔 수 없이 세탁을 해야겠어요. 안 입었던 옷을 빨다 보니 색깔이 있는 옷들은 그나마 괜찮은데, 흰 색 옷은 왜 이렇게 누렇게 변하는지 모르겠습니다. 세제를 많이 넣어도 전혀 변함이 없고 이럴 때는 어떻게 해야 하는지 모르겠네요.  이리저리 고민하다 표백제가 눈에 들어옵니다. 흰 옷의 얼룩을 제거 해준다는 소리에 한 번 사용해 보았는데, 어라! 신기하게 얼룩이 사라지네요. 분명 세제로 열심히 세탁을 해도 빠지지 않던 것 들이 신기하게 사라지다니 무슨 일이 일어난 것 일까요?

 

 

 

 

분명히 둘 다 옷을 깨끗하게 해주는 제품들인데 이렇게 나눠서 나오는 것을 보면 분명 이유가 있을 텐데, 어떤 원리일지 궁금합니다. 여러분들도 지금까지 빨래를 하면서 많이 사용해 오셨지만 그 원리에 대해서는 잘 모르셨을 거예요. 그래서 오늘 케미칼 스토리에서는 흰 옷을 더욱 하얗게 해주는 표백제와 세제에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 

과거에는 방망이를 두들겨서 옷을 세탁했지만, 요즘에는 세탁기와 세제를 이용해서 많이 더러운 옷을 깨끗하게 해주고 있습니다. 이렇게 자주 사용하는 세제에는 무엇이 들어있는 것일까요?

 

 

 

 

요즘에 나오는 세제들을 다양한 종류로 이루어져 있는데, 가루로 된 것도 있고 액체로 된 것도 있지만, 기본적으로 모든 세제들은 계면활성제라고 부르는 물질을 가지고 있습니다. 더러워진 옷에는 여러가지 물질들이 묻어 있는데, 이러한 물질들이 물에 잘 녹을 경우 물로만 세탁해도 옷이 깨끗해집니다. 그렇지만 옷에 묻은 얼룩들은 물에 쉽게 녹지 않는 물질들인데요, 그래서 예전에는 방망이로 두들겨서 억지로 얼룩들을 떨어지게 한 것입니다. 그렇지만 이렇게 해도 쉽게 제거가 되지 않는 경우가 많은데, 옷을 이루는 섬유가 마치 그물처럼 생겨서 이러한 얼룩들이 빠져나가지 못하게 하기 때문입니다. 그래서 생각한 방법이 물에 녹지않는 이 얼룩을 물에 녹도록 해주는 것 입니다.

 

 

 

 

 

이러한 역할을 하는 것이 바로 계면활성제입니다. 계면활성제는 하나의 분자로 구성되어 있으며, 한 쪽에는 물에 잘 녹는 친수성기와 다른 쪽에는 소수성기가 존재합니다. 친수성기 때문에 평소 계면활성제는 물에 녹아 있는데, 이들이 물 속을 돌아 다니다가 물에 잘 녹지않는 얼룩을 만나면 계면활성제의 소수성기가 찰싹 달라 붙게 됩니다. 이렇게 하나 둘 얼룩을 둘러쌓게 되면 얼룩의 표면은 계면활성제의 친수성기로 가득 차게 되고 이렇게 안 녹던 얼룩이 쉽게 물 속으로 녹게 되죠.

 

 

 

이렇게 세제에는 기본적으로 계면활성제가 들어가지만 이 외에도 다양한 성분이 들어갑니다.  일반적으로 물에는 다양한 이온들이 존재하는데, 이러한 이온 중에 칼슘이나 마그네슘 이온들은 계면활성제가 얼룩과 만나는 것을 방해하기 때문에 이러한 이온들을 제거하기 위해서 제올라이트와 같은 물질들이 들어가 있습니다. 또 효소도 들어가게 되는데요. 일부 얼룩들은 계면활성제로도 제거가 되지 않아서 효소를 이용해서 분해하는 방법을 이용하기도 합니다. 이외에도 좋은 향이 나도록 향료가 들어가지요.

 

 

 

이렇게 물에 잘 녹지 않는 얼룩을 없애기 위해서 세제가 사용되고 있는데, 그렇다면 표백제는 어떻게 더러워진 옷을 하얗게 해주는 것일까요?

 

 

 

 

표백제가 작용하는 원리는 세제와는 차이가 있습니다. 세제의 경우는 얼룩을 녹여내어서 제거한다면 표백제는 얼룩을 화학적인 반응을 통해서 제거하게 됩니다. 산화 혹은 환원 작용을 이용해서 하얗게 해주고 있는데요. 그래서 표백제도 크게 산화 표백제와 환원 표백제로 나뉘게 됩니다. 그런데 산화나 환원이라는 단어가 갑자기 나와서 당황하셨죠? 산화라는 것은 일반적으로 산소를 얻는 것을 말합니다. 반면에 환원은 산소를 잃거나 수소를 얻는 과정을 말하는데, 이 두 종류의 표백제들은 이러한 산화나 환원 과정을 통해서 섬유에 붙어있는 얼룩들을 공격해서 제거하는 것 입니다.

 

 

 

 

 

환원 작용을 일으키는 환원 표백제는 산화 표백제보다는 표백효과가 약하기 때문에 일반적으로 약한 섬유들의 표백에 사용되고 있습니다. 양모와 같은 동물 섬유들이 이러한 표백제를 이용하고 있습니다. 반면에 산화 작용을 일으키는 산화 표백제는 산소를 발생시켜서 표백효과가 생기도록 하고 있습니다. 표백 효과가 좋아서 튼튼한 식물 섬유들에는 이러한 표백제가 주로 이용되며, 면이나 마와 같은 섬유들이 이러한 섬유에 속합니다. 그런데 산화 표백제는 또 크게 두 가지로 나누고 있는데, 하나는 염소계 표백제이고 다른 하나는 산소계 표백제 입니다.

 

 

 

염소계 표백제는 그 표백효과가 가장 우수한 물질이지만 잘 못 사용할 경우 섬유에 손상을 입힐 수가 있어서 일반적으로는 청소용으로 사용하고 때로는 두꺼운 섬유를 표백할 때 이용하고 있습니다. 반면에 산소계 표백제는 표백 효과가 섬유를 손상시킬 정도로 강하지 않기 때문에 세탁 시 많이 사용하고 있습니다. 사용되는 성분으로 과산화수소나 혹은 물 속에서 탄산소다와 과산화수소로 분해되는 과탄산소다를 사용하고 있습니다. 과산화수소가 물에 녹아 들어가면 여러가지 화학반응이 일어나게 되는데, 이 과정 중에 산소가 발생하게 되고 이 산소가 얼룩을 산화시켜서 제거하게 됩니다. 그래서 흰 옷이 더욱 더 하얗게 되는 일이 일어나게 되는 것입니다.

 

 

 

 

그렇다면 염소계 표백제는 어떠한 물질을 사용하고 있을까요?  일반적으로 염소계 표백제는 소듐하이퍼클로라이트(Sodium hypochlorite)라는 물질을 이용해서 만들고 있습니다. 우리나라에서는 차아염소산나트륨이라고 부르고 있습니다.

 

 

▲ 엄청난 양의 소금으로 염소를 만들어 내는 한화케미칼 여수, 울산 공장

 

 

염소계 표백제들이 작용하는 원리는 염소가 가지고 있는 표백효과를 이용하고 있습니다. 염소는 살균 소독 및 표백효과가 우수한 것으로 알려져서 예전부터 많이 사용한 물질입니다. 그래서 상수도나 수영장과 같은 대량의 물을 소독 시에 사용하거나 펄프의 표백에 사용되고 있는데, 한화케미칼에서도 이러한 염소를 생산하고 있습니다. 염소는 외국에서 운반해서 들여오기 힘든 물질중의 하나로, 한화케미칼에서는 여수와 울산공장에서 연간 82만톤을 생산해서 이렇게 소독이나 표백에 많이 이용되고 있는 염소 공급에 도움이 되고 있다고 합니다. 염소가 물에 녹을 경우, 생기는 하이포아염소산은 산소를 발생할 수 있는데, 이때 발생한 산소가 표백에 이용되고 있습니다. 차아염소산나트륨은 염소와 수산화나트륨 수용액을 반응시켜서 만들 수 있는 물질로, 물에 녹게 되면 염소처럼 하이포아염소산이 발생되기 때문에 이를 이용해서 표백제로 사용할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

우리가 흔히 알고 있는 락스에는 이렇게 차아염소산나트륨이 들어 있어서 소독과 표백제로 많이 사용되고 있으며, 앞에서도 말씀드렸지만 아주 강한 표백효과를 가지고 있어서 섬유를 손상시킬 수도 있습니다. 그래서 옷을 표백하는 것보다는 말끔한 주방이나 하얗고 번쩍번쩍 빛나는 욕실을 만들고 싶으실 때 사용하는 것이 좋습니다.

지금까지 하얗게 만들어 주는 표백제에 대해서 알아보았는데요. 염소계 표백제로 많이 사용되는 차아염소산나트륨도 염소와 함께 한화케미칼에서 생산이 되고 있다고 합니다. 알고 보니 한화케미칼은 표백제를 만들 때 없어서 안 되는 존재였군요!

 

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- 참고문헌 –

한화케미칼 http://hcc.hanwha.co.kr

한화케미칼 블로그 http://www.chemidream.com/

General Chemistry, Thomson, Whitten, Davis, Peck, Stanley

 

 

* 이 컨텐츠는 한화케미칼 공식블로그 Chemical Dream '빨래를 더욱 하얗게 해주는 표백제' 에서 가져왔습니다.

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