자동차 전면 유리에 빗물이 맺히지 않고 흘러내리게 하는 발수 코팅제는 유리에 비극성 규소(실리콘) 화합물을 흡착시켜 물과의 접촉각을 크게 만드는 원리가 무엇인가요?

Question

자동차 전면 유리에 빗물이 맺히지 않고 흘러내리게 하는 발수 코팅제는 유리에 비극성 규소(실리콘) 화합물을 흡착시켜 물과의 접촉각을 크게 만드는 원리가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

자동차 전면 유리에 발수 코팅을 하면 빗물이 흘러내리는 것은 물과 코팅제 사이의 분자당김 힘의 차이로 인해 접촉각이 커지기 때문입니다.

​본래 유리는 물과 잘 친해지는 성질을 가지고 있어 빗물이 닿으면 넓게 퍼지며 수막을 형성합니다. 하지만 유리에 발수 코팅제를 바르면 코팅제 속 규소 화합물이 유리 표면에 강하게 달라붙게 됩니다. 이 규소 화합물의 바깥쪽은 전하를 띠지 않는 비극성 성질을 가집니다. 강한 극성을 지닌 물 분자는 자신들끼리는 잘 뭉치지만, 전하가 없는 비극성 물질과는 서로 당기지 않고 밀어내는 특성이 있습니다.

​비극성 규소 화합물로 덮인 유리 표면에 빗물이 떨어지면, 물 분자는 유리 쪽으로 끌려가지 못하고 자기들끼리만 뭉치려고 합니다. 이로 인해 물방울이 납작하게 퍼지지 않고 둥근 공 모양을 만들게 되며, 물방울의 경사면과 유리 표면이 이루는 접촉각이 90도 이상으로 크게 늘어납니다.

​접촉각이 커져 둥글게 부풀어 오른 물방울은 유리 표면에 착 붙지 못하고 간신히 얹혀 있는 상태가 됩니다. 따라서 자동차가 달릴 때 가해지는 바람의 압력이나 작은 흔들림에도 유리에 맺히지 못하고 미끄러지듯 쉽게 날아가게 됩니다. 결론적으로 비극성 규소 화합물이 물과의 접촉각을 키워 물방울을 튕겨내는 역할을 하는 것입니다.