흰색 종이를 만들 때 첨가하는 형광증백제는 눈에 보이지 않는 자외선을 흡수하여 눈에 보이는 청색광 영역의 가시광선으로 방출함으로써 더 희게 보이게 하는 원리는 무엇인가요?

Question

흰색 종이를 만들 때 첨가하는 형광증백제는 눈에 보이지 않는 자외선을 흡수하여 눈에 보이는 청색광 영역의 가시광선으로 방출함으로써 더 희게 보이게 하는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

형광증백제가 종이를 더 희고 눈부시게 만드는 원리는 빛의 흡수와 방출, 그리고 색의 보색 관계를 이용한 물리화학적 현상입니다.

​나무에서 추출한 천연 펄프로 종이를 만들면 섬유질 자체에 포함된 황색 물질 때문에 약간 누런빛을 띠게 됩니다. 이 누런빛은 청색 영역의 빛을 흡수하고 황색 영역의 빛을 주로 반사하기 때문에 나타나는 현상입니다.

​여기에 형광증백제를 첨가하면 이 분자들은 에너지가 높고 파장이 짧아 눈에 보이지 않는 자외선을 흡수합니다. 자외선을 흡수한 형광증백제 분자 내부의 전자는 에너지가 높은 들뜬 상태로 이동했다가, 다시 안정한 바닥 상태로 떨어지면서 흡수한 에너지의 일부를 빛으로 방출합니다. 이때 열 등으로 에너지를 일부 잃어버리기 때문에, 들어올 때보다 에너지가 낮고 파장이 더 긴 청색광 영역의 가시광선을 내뿜게 됩니다.

​결과적으로 종이 표면에서는 원래 반사되던 누런빛에 형광증백제가 새로 만들어낸 청색광이 더해집니다. 노란색과 파란색은 빛의 보색 관계에 있어서 두 색이 섞이면 흰색으로 보이게 됩니다. 즉, 형광증백제는 단순히 황색을 가리는 것이 아니라 자외선을 활용해 청색광의 양을 인위적으로 늘림으로써 노란 기운을 상쇄하고, 우리 눈에는 종이가 원래보다 훨씬 더 밝고 선명한 흰색으로 보이게 만드는 것입니다.