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수려한집게벌레191
방수 코팅이 물을 막아주는 과학적 원리는 무엇인가요?
방수 스프레이를 등산화나 옷 표면에 뿌려 말리면 빗물이 스며들지 않고 동글동글하게 맺혀 튕겨 나가는데요. 방수 코팅이 물을 막아주는 과학적 원리는 무엇인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
방수 코팅이 물을 막아주는 원리는 표면 장력과 표면 에너지 조절을 통해 물이 표면에 달라붙지 않게 만드는 화학적 현상이 작용하게 됩니다.
방수코팅 재료는 실리콘이나 불소 성분의 코팅제가 표면 에너지를 낮춰 물을 강하게 밀어내는 소수성 표면을 만들어 냅니다.
물이 표면에 붙으려는 힘보다 자기들끼리 뭉치려는 표면 장력이 더 커져서 스며들지 않고 구형으로 맺힙니다. 그리고 미세한 나노 돌기 구조가 물방울과의 접촉 면적을 줄여 주여 물이 옷감에 묻지 않고 동글동글하게 굴러 떨어지거나 튕겨 나가게 만드는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
방수 스프레이가 물을 튕겨 내는 과학적 원리는 낮은 표면 에너지를 통한 접촉각 증가와 극성과 비극성의 반발력, 그리고 연꽃잎 효과의 등에 의해 이루어집니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.
물 분자는 강한 수소결합으로 서로 끌어당겨 동그랗게 뭉치려는 표면장력을 가지는데, 일반 옷감이나 가죽은 표면 에너지가 높아 물 분자를 당기는 힘이 물의 표면장력보다 크기 때문에 물이 표면에 넓게 퍼지며 스며듭니다. 여기에 방수 스프레이를 뿌리면 표면 에너지가 매우 낮은 코팅막이 형성됩니다. 표면 에너지가 낮아지면 물이 섬유에 붙지 못하고 자기들끼리 강력하게 뭉쳐져 물방울과 표면이 만나는 접촉각이 90° 이상으로 벌어지면서 물이 흡수되지 않고 동그란 방울 모양을 유지합니다. 수 스프레이의 주요 성분은 실리콘계나 불소계 화합물로 화학적으로 극성 물질과 비극성 물질은 서로 끌어당기지 않고 밀어내는 성질이 있습니다. 옷감 표면에 비극성 막이 씌워지면 물 분자는 옷감과 결합하는 대신 서로 뭉쳐 방수막을 밀어내게 됩니다.
그리고 방수 코팅은 단순히 평평한 막을 입히는 것이 아니라 미세 크기의 미세한 돌기 구조로 형성되어 있어, 이 미세 돌기 사이에 공기층이 갇히게 되면서 물방울이 실제 섬유 표면에 닿는 면적은 전체의 몇 % 수준으로 줄어듭니다. 마치 연꽃잎 표면의 미세 돌기가 물을 튕겨 내는 것과 같은 원리로, 물방울이 굴러떨어지면서 표면의 먼지까지 함께 씻어내리는 효과를 냅니다.