등산이나 야외 활동 시 사용하는 휴대용 정수 빨대는 내부에 미세한 구멍이 뚫린 중공사막 필터를 사용하는 이유는?

Question

등산이나 야외 활동 시 사용하는 휴대용 정수 빨대는 내부에 미세한 구멍이 뚫린 중공사막 필터를 포함하고 있는데, 오염된 물속의 미생물이나 미세 입자들을 크기 배제 원리로 걸러내고 순수한 물만 통과시키는 원리는 무엇인가요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

휴대용 정수 빨대에 쓰이는 '중공사막 필터'는 가운데가 텅 빈 가느다란 실(섬유 관) 수천 개를 묶은 구조입니다. 이 실의 벽면에는 눈에 보이지 않는 약 0.1마이크로미터 크기의 미세한 구멍(기공)들이 무수히 뚫려 있습니다.

​이 필터는 '크기 배제 원리', 즉 거름망처럼 구멍보다 작은 물질만 통과시키고 큰 물질은 걸러내는 물리적 방식으로 작동합니다. 물 분자는 크기가 약 0.0003로 구멍보다 훨씬 작아서 자유롭게 통과합니다. 반면 계곡물이나 강물 속 위험 요소인 대장균, 살모넬라균 같은 박테리아(세균)는 보통 0.5~5, 기생충이나 미세 플라스틱은 이보다 훨씬 커서 필터 구멍을 통과하지 못하고 벽면 바깥에 그대로 걸러집니다.

​사용자가 빨대를 대고 물을 빨아들이면 흡입력에 의해 오염된 물이 중공사막의 바깥쪽에서 안쪽으로 밀려 들어갑니다. 이때 물속의 유해한 미생물과 입자들은 미세 구멍에 막혀 표면에 남고, 이 구멍을 안전하게 통과해 깨끗해진 순수한 물만 실 내부의 빈 공간을 따라 사용자의 입으로 들어오게 됩니다. 화학 물질 없이 오직 물리적인 크기 차이만으로 오염 물질을 완벽히 차단하는 효율적인 원리입니다.