우린 일상생활 속에서 유리를 닦기 위해 세정제를 사용합니다. 특히 대표적으로 자동차 유리에 사용하는 차량용 워셔액을 예를 들 수 있는데, 이것은 다른 용도로도 다목적으로 사용할 수 있습니다. 보통 물에 메탄올, 에탄올 같은 알코올류 성분과 때에 따라선 계면활성제 성분을 이용하기도 하는데, 이것에 대한 특징 및 차이점을 파악하여 합리적인 선택을 해야 하겠습니다.
메탄올 에탄올 그리고 계면활성제의 특징 및 차이점
메탄올 에탄올과 같은 일코올류들은 탄소원자 C-에 하이드록시기(히드록시기라고도 부름)인 -OH 가 결합하여 이루어진 유기화합물의 한 종류입니다. 유기화합물의 탄소를 포함한 물질을 말하고, 유기화합물의 명명법에 따르면 탄소의 수량에 따라 부르는 이름이 달라지는데, 탄소수가 1, 2, 3개냐에 따라 앞에 메타, 에타, 프로파라는 접두어가 붙는다고 이해하시면 됩니다. 또한 이런 이름을 붙이는 과정에는 IUPAC, PIN, CA, 관용명과 같은 명명법들이 관련이 있지만, 일반인들이 알기 쉽게 설명하겠으니 이점 참고 하시면 되겠습니다.
따라서 메탄올은 탄소가 1개이면서 하이드록시기를 포함한 물질이고, 에탄올은 탄소가 2개이면서 하이드록시기를 포함한 물질이라고 보시면 되겠습니다.
그리고 계면활성제는 한 화합물 내에 극성 및 비극성의 성질을 동시에 가지고 있는 물질로 이해하시면 되겠습니다.
메탄올에 대해 설명하자면 메틸알코올이라고도 불리는 이 물질은 구조적으로는 CH3-OH의 화학식을 가지고 있고 독성 물질입니다. 극성의 성질을 가지며 우리의 자연환경 내에서는 대기압을 1이라 정했는데 이때 끊는 점은 약 64도 이고 특징으로는 무색, 무취의 성질을 가지고 있습니다.
끊는 점 보다 낮은 온도에서도 증기처럼 조금씩 증발을 하기도 하는데 보호구 없이 노출된다면 우리 눈에 실명과 같은 정말 안 좋은 영향을 주고 몸에 흡수된다면 이 또한 많은 육체적 손상을 가져옵니다.
2018년 전까지만 해도 우리는 차량용 워셔액으로 쓰는 제품들이 물과 메탄올을 함유한 것들이 대부분이었는데, 이 워셔액을 사용했을 때 사실 차 안에 그 냄새가 들어왔고 우린 모르고 흡입한 것입니다.
이런 무색에 무취의 성질을 가진 탓에 모르고 지나온 것이었는데 결국 그 증기를 마시고 있었던 거나 다름이 없었던 것입니다. 메탄올 사용의 이유는 에탄올 대비 낮은 단가 때문이었고, 사람을 생각하지 않는 그 사실에 지금도 생각하면 좀 화가 납니다.
이에 따라 2018년 이후부터는 메탄올을 함유한 워셔액의 판매가 중지 되었고 그 대안으로 에탄올을 사용하였는데, 에탄올은 에틸알코올이라고 불리며, CH3-CH2-OH의 화학 구조를 가지고 있습니다. 에탄올 또한 극성의 성질을 가지며 대기압하에서 끊는 점은 약 78도인데, 메탄올과 다른 점은 무색이긴 하나 무취는 아니라는 것 즉 특유의 냄새가 있습니다.
다량으로 흡입하지 않는 한 우리 인체에 메탄올과 같은 치명적인 손상은 훨씬 덜합니다. 에탄올도 종류가 많은 탓에 최근에는 인체에 더 좋은 성분으로 첨가가 되는데 바이오에탄올이나 식물발효 에탄올들이 그 예입니다.
한편으로 계면활성제는 극성과 비극성을 동시에 가진 물질이고, 이는 곧 친수성과 소수성을 함께 가진 것을 뜻합니다. 다른 말로 친유성과 소유성을 동시에 가졌다 볼 수 있는 것입니다.
이는 기름때 같은 것을 녹이는데 효과가 있고 물에 잘 닦인다는 특성이 있지만 차량용으로 쓸 때에 물과 혼합되어 있기에 사용하게 되면 이물질이 잘 닦이지만 함께 생성된 거품과 거기에 달라붙는 또 다른 이물질이 생기기에 다소 문제가 있다 할 수 있습니다.
물론 물을 사용하면 제거가 가능하겠지만 아시다시피 혼합액을 사용하기에 한계가 생기게 됩니다. 그래서 요즘은 물과 에탄올 혼합 세정액에 소량의 계면활성제를 섞어서 사용하게 되는 것입니다.
에탄올과 같은 알코올류 성분의 워셔액 사용 이유
자 그렇다면 워셔액의 성분들을 살펴봤는데, 에탄올 성분이 들어간 워셔액 사용의 이유는 무엇일까요?
이를 설명하기에 앞서 알아 두어야 할 전제 조건들을 몇 가지 얘기하자면 기본적으로 물질은 극성은 극성끼리 비극성은 비극성끼리 잘 섞이는 성질을 가집니다.
물, 메탄올, 에탄올등은 극성의 성질을 가지고, 우리가 알고 있는 기름때 각종 벌레들의 유기체, 생활 속의 때나 먼지 등등은 다양한 극성, 비극성을 가지고 있습니다.
물에 잘 섞인다는 것은 친수성, 잘 안 섞이는 것은 소수성이라고 부르는데, 물은 보통 대부분 기름이나 유기체등과 같은 성질에 잘 안 섞이기에 친유성이 없습니다.
정리해서 말하면 물-극성-친수성-친유성 없음으로 얘기할 수 있습니다.
이런 물에 극성 성질을 가지고 친수성이 있는 에탄올의 혼합은 계면활성제 같은 역할을 할 수가 있습니다. 왜냐하면 에탄올은 친수성이면서도 기름과 같은 유기물에 잘 섞이는 친유성도 가지고 있기 때문입니다. 거기에 거품도 없는 깨끗한 사용이 가능합니다.
더불어 순수 에탄올의 어는점은 대기압에서 영하 114.5도이고, 0도의 어는점을 가진 물과 혼합한다면 그 비율에 따라 물의 어는점 내림의 효과를 얻는데 에탄올이 30~40%이면 물의 어는점은 대략 영하 15~25도로 형성이 됩니다.
이를 사계절이 있는 한국에서 겨울철에도 얼지 않는 워셔액 사용이 가능하다는 것을 의미합니다.
물질의 특성을 이해하는 합리적 선택
우린 이 포스팅을 통해 그동안 경제적인 논리에만 치중한 메탄올 워셔액 세정제의 무분별한 사용이 문제인 이유를 알았습니다. 그리고 최근에 왜 에탄올 워셔액 내지는 세정제를 사용하는지에 대한 이유도 알게 되었고요. 계면활성제 같은 것도 좋으나 차량용 워셔액으로 쓰기에는 다소 문제가 있을 수도 있음을 이해했습니다.
이렇듯 우리는 어떠한 제품을 선택하고 사용할 때 그 성분의 특징과 이유를 파악한다면 앞으로도 슬기로운 생활자가 될 수 있을 것입니다.