우리가 매일 착용하는 옷은 섬유의 종류, 디자인, 기능성, 기타 조건에 따라 물세탁과 드라이클리닝으로 구분되어 세탁이 진행됩니다. 이 두 가지 세탁 방법 중에 '물세탁'에 대한 세탁 원리, 즉 세탁과정 중에 발생하는 화학적 작용과 기계적 작용에 대해 알아보고자 합니다. 세탁 원리는 크게 나누면 팽윤, 현탁, 용해의 화학적 작용과 영동, 접동 ,압착의 기계적 작용으로 나눌 수 있으며, 이런 작용을 통해서 세탁물에 있는 오염물질이 제거됩니다. 이번 포스팅은 세탁과정에서 이루어지는 작용에 대해서 설명하고자 합니다.
화학적 작용에 대해 알아보기
팽윤(膨潤) : 고분자화합물이 용매를 흡수하여 부피가 늘어나는 일
세탁에서의 팽윤은 섬유 또는 오염물질이 물과 세제 등의 영향으로 부피가 팽창하는 현상을 의미합니다. 팽윤은 물의 양과 온도, 세제의 종류에 따라 발생 정도가 다를 수 있으며, 적절한 사용이 효과를 극대화 시킵니다. 세탁과정에서 세제는 물 분자들 사이에 위치하여 오염물질과 섬유 사이 또는 오염물질과 오염물질 사이에 흡착해서 섬유와 오염물질의 부피를 늘리는 팽윤을 하게 됩니다. 이런 작용으로 섬유는 부드러워지고 오염물질은 느슨하게 되며, 기계적 작용을 통해 섬유로부터 오염물질이 떨어지게 됩니다. 세탁 시 물온도는 팽윤에 직접적인 영향을 주는데 물온도가 높아지면 섬유와 오염물질의 결합력이 낮아지고 오염물질의 분자 간 결합력도 낮아져서 세제의 침투를 용이하게 만듭니다. 높은 물온도 자체만으로도 오염물질과 섬유사이의 결합력을 낮춰서 부피를 상승시키는 팽윤을 발생시킬 수 있습니다.
현탁(懸濁) : 액체에 완전히 용해되지 않는 물질이 섞여 있는 것, 또는 그런 현상
섬유에 묻은 오염물질 중에는 물에 녹는 수용성물질, 먼지와 같이 물에 녹지 않는 불용성물질, 기름종류의 지용성물질, 기타 물질로 구분해 볼 수 있습니다. 세탁과정에서 현탁은 물에 녹지 않는 불용성물질과 지용성물질이 섬유에서 떨어진 후 물속에 섞여 있게 하는 것을 말합니다. 이런 현탁 현상은 세제의 역할 중 한 부분이며, 세제는 계면활성제를 포함하고 있어 섬유에서 분리된 오염물질과 물 간의 상호작용을 중재하여 용해되지 않는 물질을 물속에 분산시킵니다. 세제는 물과 함께 섞이면서 거품을 형성하게 되고 거품은 섬유에서 분리된 물용성물질과 지용성물질을 물속에 분산시키는 현탁 현상을 용이하게 해 줍니다. 또한 거품은 물과 세탁물을 효과적으로 섞어주어 세탁 효율을 높여주고 세탁물이 세탁기에서 올바르게 움직이도록 도와줍니다. 세제는 현탁 상태의 오염물질이 물속에 분산되어 있는 동안 다시 섬유에 부착되는 재오염을 막아주며 이후 배수과정으로 통해 배출되게 됩니다.
용해(溶解) : 물질이 액체 속에서 균일하게 녹아 용액이 만들어지는 일
물의 화학적 작용에 의해 물에 녹는 수용성물질과 알칼리세제에 의한 지용성물질의 변화과정에서 용해 현상이 발생합니다. 물세탁에서 물은 극성이 큰 분자이며, 물 분자 양 끝에는 양전하를 띤 수소원자와 음전하를 띤 산소원자로 이루어져 있습니다. 물은 이런 화학적 특성으로 다양한 물질과 결합하며, 그 물질을 용해시키는 역할을 합니다. 또한 물은 온도가 상승하게 되면 오염물질에 대해 용해를 더 가속화 시키기도 합니다. 알칼리세제는 일부 지용성물질을 화학적 반응을 통하여 물속에 용해시키는 역할을 하게 됩니다. 이는 '비누화 반응'을 통해 설명할 수 있습니다. 비누화 반응이란 지방산과 알칼리용액(NaOH 또는 KOH)을 반응시키면 비누와 글리세린을 생성하게 되는 화학적 반응을 말합니다. 이렇게 생성된 비누와 글리세린은 물에 잘 용해되는 성질이 있으며, 세탁과정에서 알칼리세제는 지용성물질과 비누화 반응을 통해 비누와 글리세린 형태로 물속에 용해됩니다.
기계적 작용에 대해 알아보기
영동(泳動)
영동은 물의 흐름이나 세탁물의 가벼운 움직임에 의해 오염물질이 섬유에서 벗어나는 작용을 의미합니다. 세탁물이 세탁기 안에서 물의 흐름에 따라 움직이면서 오염물질이 떨어지고 물에 흡수됩니다. 이 과정에서 세제의 도움을 받아 오염물질이 세탁물에서 효과적으로 분산되고 제거됩니다. 세탁기의 회전이 느려지면 물과 세탁물이 가볍게 움직이게 되고 이런 과정을 통해 오염물질은 섬유에서 떨어지게 됩니다. 세탁기의 울코스 기능이 이와 비슷할 듯합니다.
접동(摺動)
접동은 세탁물과 세탁물이 서로 맞닿아서 생기는 마찰로 인해 오염물질이 섬유 표면에서 벗어나는 작용을 의미합니다. 세탁물이 세탁기 안에서 서로 접촉하면서 마찰력이 발생하고, 이로써 오염물질이 섬유 표면에서 떨어지게 됩니다. 접동, 즉 마찰은 옷의 주름이나 섬유 간의 간섭을 통해 오염물질을 제거하는데 기여합니다.
압착(壓搾)
압착은 물이나 세제에 의해 세탁물이 압착되면서 오염물질이 섬유에서 떨어지는 작용을 의미합니다. 세탁물이 물과 부딪쳐 압착되거나 세탁기 드럼이 회전 중 세탁물이 떨어져 압착되면, 압력에 의해 오염물질이 섬유에서 떨어지게 되고 물에 흡수됩니다. 이는 오염물질을 효과적으로 세탁물에서 제거하는 과정 중 하나입니다. 드럼식 세탁기는 드럼의 회전 속도를 조절할 수 있어서 세탁물에 가하는 압착력으로 오염물질 제거를 용이하게 할 수 있습니다.