공기정화용 숯(charcoal)을 새집에 이사가거나, 새 가구를 들였을 때 가져다 놓으면, 새집 증후군 원인인 포름알데히드, 톨루엔 등 유해가스 흡착해준 다는 이야기 들어보셨죠 ?
처음엔 그냥 업체들이 마케팅 용도로 사용한 상술이라고 생각했는데요. 알아보니 실제로 숯의 효능 중에 공기정화 기능이 있더라고요.
오늘은 공기정화용 숯 과학적 원리를 알아보고, 더불어 숯의 다양한 용도에 대해서 살펴볼께요.
공기정화용 숯 과학적 원리
숯은 탄소(Carbon)로 이루어진 다공질 구조의 물질로, 뛰어난 흡착력, 정화 능력, 전자파 차단 기능, 습도 조절 기능이 있습니다.
이러한 기능이 어떻게 작용하는지 살펴보겠습니다.
숯의 다공질 구조(Porous Structure)
‘다공질’이란 ‘구멍이 많다’는 의미인데요. 숯의 내부는 수많은 미세한 구멍(기공, Pore)로 이루어져 있어서, 표면적이 매우 넓습니다.
다공질 구조를 가진 숯의 특징 덕분에 숯은 정화, 탈수, 습도 조절 기능등이 생기게 된 거예요.
예를 들어, 오염 물질(공기 중 유해가스, 미세먼지, 수중 불순물 등)이 숯의 표면과 접촉하게 되면, 숯의 표면에 흡착이 되고 깨끗한 공기만 통과되는 식이죠.
따라서, 숯이 설치된 공간에 공기나 물이 원활하게 흘러서 오염 물질이 숯 표면에 접촉을 자주 하게 해야만 정화 효과가 극대화 됩니다.
반데르발스 힘 (Van der Waals Force)
반데르발스 힘은 분자들 사이에서 작용하는 약한 인력(끌어당기는 힘)을 말합니다. 이 힘 덕분에 오염물질이 숯의 표면에 붙을 수 있고, 물방울이 표면에 달라붙거나, 도마뱀이 벽을 기어오르는 등의 현상이 가능해 져요.
숯(특히 활성탄)은 미세한 기공이 많아서 표면적이 넓기 때문에, 공기 중의 오염물질을 잘 흡착 하게 되는데요.
그 원리가 반데르발스 힘 입니다.
공기 중의 포름알데히드(HCHO), 톨루엔, 벤젠 같은 유기 오염물질이 숯의 표면과 접촉할 때 반데르발스 힘이 작용하고, 오염물질이 숯 표면에 달라붙는 거죠.
숯이 냉장고, 신발장, 화장실 등의 냄새를 제거하는 것도 냄새 분자가 반데르발스 힘에 의해 숯 표면에 붙기 때문입니다.
숯 표면의 오염 물질은 떨어지지 않나요 ?
좋은 질문 입니다. 반데르발스 힘처럼 물리적인 힘에 의해서 부착된 오염물질은 떨어질 수가 있습니다. 따라서 숯을 잘 관리하는 게 필요한데요.
장점으로는 한번 사용한 숯이라고 하더라도, 세척을 통해 오염물질을 제거하고, 햇볕에 말리고 나면 다시 재사용이 가능하다는 점입니다.
단점으로는 오염물질이 너무 많은 경우는 숯에 흡착이 안되서, 공기정화 숯 기능이 부족할 수 있겠죠.
하지만, 한번 흡착이 되면 잘 떨어지는 않는 화학적 흡착도 있습니다.
화학적 흡착은 공유 결합(Covalent Bonding), 산-염기 반응(Acid-Base Reaction), 이온 교환 반응(Ion Exchange) 등을 통해 오존(O₃), 암모니아(NH₃, 염기성 기체), 물 속의 납(Pb²⁺), 수은(Hg²⁺) 같은 중금속 이온과 결합해서 오염물질을 제거합니다.
이와 같은 화학적 흡착은 강한 결합이 형성되기 때문에, 일반적인 조건에서는 오염물질이 다시 떨어지지 않고요. 따라서 재사용이 불가능합니다. 물로 씻거나 햇볕에 말린다고 재사용할 수 없습니다.
숯의 화학적 흡착 특성을 사용한 사례로는 공기 정화용 필터, 정수기 필터, 유해가스 및 방독면 필터 등이 있습니다.
공기정화용 숯 사용하기 좋은 시기
새집, 새 가구를 들였을 때
새집증후군 원인인 포름알데히드, 톨루엔 등 유해가스 흡착하고, 가구, 장판, 벽지에서 방출되는 VOC(휘발성 유기화합물) 제거 합니다.
- 사용 방법: 새집이나 새 가구를 들인 후 최소 2~3개월간 배치, 주기적으로 햇볕에 건조
장마철 & 습도가 높은 계절 (6~9월)
습도가 높아지면 곰팡이, 세균 번식 위험 증가 해요. 숯은 습기를 흡수했다가 건조한 날 다시 방출하는 자연 제습 효과 제공 합니다.
- 사용 방법: 옷장, 신발장, 욕실, 침실에 배치하고 주 1회 햇빛에 말려 습기 제거
겨울철 환기가 어려울 때 (11~2월)
겨울철은 환기 부족으로 실내에 이산화탄소, 미세먼지 증가 해요. 이때 난방으로 인해 건조한 공기가 유지되면서 유해가스 축적 되는데, 숯을 이용하면 효과적으로 공기질을 개선할 수 있어요.
- 사용 방법: 창가, 침실, 거실 주변에 배치하여 실내 공기 질 개선
실내 냄새가 많이 나는 계절 & 장소
여름철에는 땀 냄새, 음식 냄새 등이 강해지고, 겨울철에는 실내에서 요리할 때 발생하는 냄새가 오래 머물게 됩니다. 이럴 때 숯을 사용하면 냄새를 효과적으로 제거할 수 있어요.
- 사용 방법: 주방, 냉장고, 신발장, 애완동물 공간, 화장실에 배치
자동차 실내 공기 정화가 필요할 때
차량 내부는 환기가 어려워 VOC, 휘발유 냄새, 먼지가 많이 쌓이게 되요. 차량용 숯주머니를 사용하면, 자동차 실내 공기 정화를 손쉽게 할 수 있어요.
- 사용 방법: 차량 내부(대시보드 아래, 좌석 밑)에 작은 숯주머니 배치
과거와 현재의 숯(charcoal) 이용 역사
- 30,000년전 동굴벽화
- 청동기 시대와 철기시대의 토대
- 숯의 여과 기능
사실 숯의 이용은 최근 일이 아니에요. 무려 30,000년 전에도 숯은 동굴 벽화를 그리던 미술가들이 사용하던 인기재료 였습니다.
숯은 청동기 시대(Bronze Age)와 철기 시대(Iron Age)의 토대라고 할 수 있는데요. 금속 제련(refine)을 위해 숯 연소를 기원전 5,500년 전부터 사용했기 때문이죠.
숯의 흡착력을 활용한 여과기능은 기원전 1,500년경 이집트에서 감염된 상처에서 발생하는 악취와 증기를 흡수하는데 사용된 기록이 있습니다.
현대사회에서는 정수기 및 공기정화용 숯 뿐만 아니라, 전쟁터에서 유독가스 차단을 위한 방독면에도 사용되고 있습니다.
오늘은 여기까지 입니다.
다음에 또 다른 컨텐츠로 뵈여.