안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
가정용 정수기에 사용되는 활성탄 필터가 물속의 트리할로메탄 같은 유기 오염 물질을 제거하는 비결은 활성탄이 가진 독특한 구조와 분자 사이에 작용하는 미세한 물리적 인력에 있습니다.
활성탄은 숯을 고온 가스로 가공하는 활성화 과정을 통해 만들어지는데, 이 과정에서 표면에 눈에 보이지 않는 수많은 미세 기공들이 형성됩니다. 이 기공들 덕분에 활성탄은 부피에 비해 표면적이 폭발적으로 넓어집니다. 실제로 활성탄 단 1그램의 표면적이 축구장 하나 크기에 맞먹을 정도인데, 이 넓은 비표면적은 물속에 녹아 있는 유기 오염 물질 분자들이 달라붙을 수 있는 접촉 공간을 극대화하는 바탕이 됩니다.
이렇게 확보된 수많은 기공 속으로 오염 물질을 포함한 물이 통과할 때, 분자 수준에서 물리 흡착이 일어납니다. 트리할로메탄을 비롯한 유기 오염 물질 분자들과 활성탄의 탄소 원자 사이에는 모든 분자 간에 기본적으로 존재하는 미세한 인력인 반데르발스 힘이 작용합니다. 특히 트리할로메탄 같은 성분은 물과 친하지 않은 성향이 있어 물속에 잔류하기보다 활성탄 표면에 다가갔을 때 더 강한 인력을 느낍니다.
결과적으로 물속의 유기 오염 물질들은 활성탄이 제공하는 무수한 기공 구조 속으로 흘러 들어간 뒤, 반데르발스 힘에 의해 자석처럼 표면에 착 달라붙게 됩니다. 새로운 화학 반응 없이 오직 넓은 표면적과 분자 간 인력만을 이용해 오염 물질을 붙잡아 둠으로써, 정수기는 물속의 유해한 유기 화합물을 안전하게 걸러내게 됩니다.