정수기에 사용되는 역삼투압 필터가 오염된 물을 깨끗하게 정수하는 원리가 무엇인가요?

Question

정수기에 사용되는 역삼투압 필터가 오염된 물을 깨끗하게 정수하는 원리를, 자연적인 삼투 압력보다 더 높은 물리적 압력을 가해 고농도 용액에서 순수한 물 분자만 반투막을 통과시키는 과정으로 설명해 주세요.

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

자연 현상인 삼투는 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물이 이동하는 성질을 말합니다. 배추를 소금물에 절일 때 배추 속 수분이 소금물 쪽으로 빠져나가는 것이 대표적입니다. 이는 반투막을 사이에 두고 양쪽의 농도를 균일하게 맞추려는 자연스러운 흐름이며, 이때 발생하는 압력을 삼투압이라고 합니다.

​정수기의 역삼투압 필터는 이 자연적인 흐름을 물리적인 힘으로 뒤집는 원리를 이용합니다. 오염 물질이 녹아 있는 고농도 용액 쪽에 자연 삼투압보다 훨씬 높은 물리적 압력을 인위적으로 가하는 방식입니다. 이렇게 강한 압력이 가해지면 물의 이동 방향이 정반대로 바뀌면서, 오염된 고농도 영역에서 깨끗한 저농도 영역 쪽으로 물 분자가 거꾸로 이동하게 됩니다.

​이 과정에서 핵심 역할을 하는 것이 역삼투압 필터의 반투막입니다. 이 막은 머리카락 굵기의 수십만 분의 일에 불과할 정도로 미세한 기공을 가지고 있어서, 크기가 매우 작은 물 분자만 겨우 통과할 수 있습니다. 결과적으로 물속에 섞여 있는 중금속, 바이러스, 박테리아, 염분 등의 온갖 오염 물질들은 미세한 구멍을 통과하지 못하고 막에 걸러지며, 오직 압력을 이겨낸 순수한 물 분자만 반투막을 통과하여 깨끗한 물로 정수됩니다.