김서림방지 안경닦이 원리 - gimseolimbangji angyeongdakk-i wonli

한 겨울 따뜻한 실내에 들어설 때 안경에 김이 서려 쩔쩔 맬 때가 많다.

실내.외 온도차로 작은 물방울에 해당하는 김이 안경 렌즈 표면에 달라붙어 하얀 막을 만듦으로써 안경이 제구실을 할 수 없게 되기 때문이다. 자동차나 건물 유리창 등에서도 이런 현상을 자주 본다.

그런데 묽은 용액인 김서림 방지제만 바르면 요술을 부린 듯 김이 서리지 않는다. 비결은 렌즈에 물방울이 달라붙지 못하게 하는 것이 아니라 아주 착 달라 붙게 하는 것. 물이 얇은 막이 되면 투명하게 보이는 원리를 이용하는 것이다.

김이 서릴 때 물방울을 확대해 보면 공기가 반쯤 빠진 비치볼처럼 아랫부분이 넓게 퍼진채 렌즈 표면에 붙어 있다. 그 가장자리는 40~70도 정도의 경사를 이루며 공간이 생긴다.

이 공간이 하얗게 김을 서리게 하는 요인. 물방울이 아예 평평하게 퍼져 수막을 만들거나, 연잎 위처럼 떼굴떼굴 굴러떨어져 버리면 렌즈 시야가 가리는 일은 없을 텐데 어중간하게 붙어 있어 문제가 되는 것이다.

김서림 방지제는 물과 잘 어울리는 성질이 있기 때문에 물방울 가장자리까지 렌즈 표면에 붙게 한다. 빈 공간 없이 물방울이 퍼지므로, 곧 수막이 되는 것이다. 방지제는 비누나 글리세롤 등 친수성 물질로 만든다.

이 용액을 발라 수막이 만들어진 렌즈 위에 더 많은 물방울이 앉으면 그 물방울은 스스로의 무게를 못 이겨 흘러내려 버린다. 그래서 일정한 두께의 수막은 일정 시간 유지되고, 어느 순간 말라버린다.

그러나 이 방지제는 물이나 천으로 렌즈를 닦고 나면 없어지는 단점이 있다.

박방주 기자

김서림 방지 안경렌즈와 표면장력

김서림 방지 안경렌즈의 원리는 언뜻 전혀 상관없어보이는 표면장력을 이용하는 것이다. 그래서 이 글에서는 표면장력을 우선 설명하고, 이를 바탕으로 김서림 방지 안경렌즈를 이야기한다.

1. 표면장력은 무엇인가?

표면장력은 분자의 힘 때문에 생긴다. 분자간의 힘은 여러 가지가 있지만, 일반적인 분자 극성에 의한 전자기력과 반데르발스 힘에 기초하고 있다.
분자간의 힘은 같은 종류의 물질 사이에나 다른 종류의 물질 사이에도 모두 작용하고 있고, 종류는 인력과 척력이 있다. 전자기력은 인력과 척력이 존재하며, 반데르발스 힘은 인력만 존재한다.

분자 사이의 힘의 크기는 분자들의 종류와 상태에 따라서 달라지는데 이 힘의 차이가 표면장력을 유도한다.

물체 A,B,C가 한 점이나 선에서 만난다고 고려해 보자. A와 B가 서로 잡아당기는 인력이 A와 C가 서로 잡아당기는 인력보다 강하다면 자연계는 자연스럽게 에너지가 낮은 상태가 되기 위해서 A와 B가 더 많은 접촉면적을 갖게끔 상태가 변화하려고 한다. 이러한 경향은 표면장력으로 나타난다.
표면장력이 강할수록 접촉면에서 방출되는 에너지는 커지므로 잡아당기는 힘이 강한 A와 B의 접촉면적이 A와 C의 접촉면적보다 더 넓어지며 A-B-C 전체의 에너지가 낮아진다.

2. 표면장력이 하는 일들

가. 고체에서의 표면장력
고체에서의 표면장력은 쉽게 볼 수 없다. 하지만 고체와 고체 사이에서의 표면장력이 약할 경우 고체 사이의 결합력이 약해지게 되고, 결국 쉽게 떨어진다. 표면장력이 약한 물질을 붙여서 건물을 만들면 아주 쉽게 두 물질이 떨어져서 쉽게 부서지게 되서 부실공사가 될 것이다.
금속 코팅 중에 금속과의 표면장력이 크고, 다른 물질과의 표면장력이 아주 약한 것이 있는데 그런 코팅은 표면이 더럽혀지지 않는 제품을 만들 때 많이 사용하고 있습니다. 물론 그럴 경우 무엇인가를 붙이는 일은 어려워진다.

나. 액체에서의 표면장력
액체와 액체 사이에서의 표면장력 관계는 재미있다. 우선 물과 기름처럼 섞이지 않는 두 액체의 경우에는 표면장력이 작용하여 둥근 구 형태를 띈다. 접촉 면적이 적은 구의 모양으로 변해서 에너지 상태를 낮추려 하기 때문이다. 만약 두 액체의 밀도가 똑같다면 하나의 액체 속에 다른 액체가 떠있게 된다. 그럴 경우에 무중력 상태라면 완전한 구 형태를 띄게 되지만 일반 실험실에서는 중력의 영향으로 위아래 방향에서 눌린 구가 된다. 액체들이 각각 압축율이 다르기 때문이다.

고체상태인 유리(엄밀히 고체는 아니다.)와 액체 상태인 물, 수은의 예를  보면 어떻게 표면장력이 작용되는지 쉽게 알 수 있다. 유리와 각 분자 사이의 인력은 물>공기>수은 순서로 강하다. 유리 그릇에 물을 넣으면 물이 공기보다 유리에 더 강하게 끌리므로 물이 유리그릇을 따라서 약간 딸려 올라간다. 이는 유리와 물의 접촉 면적을 늘리고, 공기의 접촉 면적을 줄여서 에너지 상태를 낮추려 하기 때문입니다.
반면 수은은 유리와 인력이 약하기 때문에 공기와의 접촉면적을 늘리기 위해서 접촉 면적이 유리그릇을 따라서 오목하게 들어간다. 수은은 표면장력이 매우 크기 때문에 그 어떤 물질 속에서도 둥근 모습을 유지한다.

액체 헬륨은 더 재미있습니다.
액화 헬륨은 2.7K에서 초유체로 변하는데, 초유체란 것은 점성(분자간 마찰력)이 0이 되는 액체를 말한다. 그래서 초유체는 비점성 유체라고도 부른다. 따라서 초유체는 한번 움직이기 시작하면 멈추지 않는다. 액체 속의 열운동 때문에  움직이는 분자들에게도 적용된다.
액체 헬륨은 보통은 일반적인 액체와 같은데, 초유체가 되는 순간부터 특이한 일이 발생한다. 액체 헬륨이 용기의 벽을 타고 위로위로 흘러올라가서 타고 넘처 밖으로 다 빠져나간다. 위에서 유리와 물 혹은 수은이 만나면 표면장력과 중력의 평형점에서 솟아오르는 혹은 밑으로 내려가는 양이 결정된다고 했는데, 초유체의 경우 솟아오르는 두께를 얇게 만들면서 솟아오르는 높이가 (수학적으로) 무한대가 될 수 있다.
따라서 액화 헬륨을 저장할 때에는 반드시 완전히 밀폐된 용기를 사용해야 한다.

3. 김서림 방지 안경렌즈

가. 원리
김서림은 저온 물체에 고온 공기가 접촉하면 생긴다. 공기가 순간적으로 냉각되어 이슬점보다 온도가 낮아지면 수분이 표면에 맺히는 것입니다. 저온의 물체가 고온의 공기에 노출되는 것알 막지 못한다면 원리적으로 김서림도 막을 수는 없다.. 그럼 시중에는 어떻게 김서림 방지용 안경이 나오는 것일까??

엄밀히 김서림 방지용 안경은 김이 안 서리는 것이 아니라 보이지만 않게 만드는 것이다. 김서림 방지용 안경은 표면 특수한 코팅을 해서 만드는데, 이 코팅은 물과 접촉하는 힘이 매우 강하고, 공기와 접촉하는 힘은 약하다. 따라서 김이 서릴 때 표면에 맺히는 물이 뿌옇게 맺히지 않고 엷게 퍼진다. 그래서 원리상 결국 김서림이 많아지면 물이 렌즈의 밑에 맺혀서 뚝뚝 떨어질 수도 있다.

비슷한 현상을 수면 위에 딸어진 기름방울에서 찾을 수 있다. 어떤 기름은 물에 떨어져도 둥글게 뭉쳐있는데, 어떤 기름은 물 위에 얇게 퍼진다. 왜 이런 차이가 생기는 걸까?

나. 단점
렌즈에 김이 설여서 물이 많이 맺히면 물과 렌즈 사이의 표면장력과 코팅과 유리 사이의 표면장력 차이가 줄어든다. 차이가 줄어들면 작은 충격에 의해서도 쉽게 코팅이 벗겨지게 된다. 김설임 방지용 렌즈의 이러한 단점을 해결하려면 현재 나와 있는 코팅보다 유리와의 표면장력이 더 강한 코팅을 만들어야 한다.
쉽지 않겠지만 문명이 계속 발전한다면 언젠가는 만들게 될 것이다. ^^

4. 모세관서림 현상

모세관서림은 모세관 응축이라고도 불린다. 여러 증기 물질이 모세관과 만나면 모세관 속으로 들어가면서 액화하는 현상을 말한다.
모세관은 매우 작은 구멍이고 모세관이 많은 물질을 다공질성 고체라고 부른다. 대표적인 물질로는 숯, 초벌구이 도자기 등이 있다. 모세관은 사방이 고체로 둘러쌓여 있어 모든 방향으로 표면장력을 받는다. 이럴 경우에 따로 있거나 한 면이 고체와 만난 증기보다 표면장력을 훨씬 강하게 받는다. 그래서 일단 들어온 모세관에서 탈출하려면 에너지가 더 많이 필요하다.

모세관 속으로 빨려들어온 증기는 탈출을 위해서 에너지가 많이 필요하므로 탈출하지 못하고, 계속 모세관 속으로 새로운 증기가 빨려들어오므로 증기가 액체의 형태로 전환된다. 여기서 증기가 모세관의 표면장력이 강해지는 곳으로 이동하면서 끌리면서 받은 에너지는 증기의 온도를 높이는데, 그러면 열이 온도가 낮은 외부로 방출되고 증기는 결국 액화하게 된다.
물론 주변과 다공질성 고체의 온도가 너무 높으면 모세관서림 현상은 발생하지 않는다.

모세관서림 현상의 대표적인 예는 숯에서 수증기가 물로 액화하는 현상이 있다. 때로는 찜질방 싸우나실의 벽이 벽돌로 되어 있을 때 벽이 축축한 것을 확인할 수 있다.

최초 작성일 : 2005.01.03

김서림방지 안경닦이 루이 - 마스크 쓸 때 필수!

겨울이면 이 세상 모든 안경인들에게 찾아오는 불청객, 바로 안경 김서림현상이죠. 추운 곳에 있다가 따뜻한 곳에 들어갔을 때 눈 앞이 뿌애지는 현상을 한 번쯤 다들 경험해 보셨을 겁니다. 저도 안경을 끼기 때문에 뜻하지 않게 장님이 되는 상황을 자주 경험하게 되는데요. 그래서 김서림방지 극세사안경닦이 루이를 구매했습니다.

김서림방지 안경닦이 루이

사실 코로나가 오기 전까지는 겨울만 조심(?)하면 그럭저럭 잘 버텼지만, 마스크를 쓰고 난 뒤부터 마스크 안의 콧바람과 입김으로 인해 계절을 가리지 않고 안경에 습기가 찹니다. 불편한 것도 불편한 거지만, 다른 사람들과 이야기할 때도 제 숨결이 눈으로 보이니까 뭔가 민망하더라구요. 

김서림방지 안경클리너 루이

처음에 구매할 때는 '안경닦이가 다 똑같지, 닦는다고 김서림이 사라지겠어?' 라고 생각했습니다. 찬바람이 불던 늦가을부터 몇 개월동안 사용해 본 결과 효과는 확실히 있었습니다. 

김서림방지 극세사 안경닦이 루이의 가격은 7000원입니다.  안경닦이 수건으로서의 용도만 본다면 사실 가격이 싼 가격은 아닙니다. 그래도 효과가 있어서 마스크 쓰는 동안과 겨울에는 구매할 것 같다는 생각이 듭니다. 

김서림방지 안경클리너 루이

김서림방지 안경클리너 루이

종이 포장을 오픈하면 지퍼백에 한번 더 깔끔하게 포장되어 들어 있습니다. 루이 김서림방지 안경클리너는 안경뿐만 아니라, 휴대폰렌즈, 카메라렌즈, 스키고글, 헬멧 등 얼룩을 없애고 싶은 곳은 모두 사용이 가능합니다. 

김서림방지 안경클리너 루이

안경이랑 크기 비교를 해봤습니다. 크기는 일반 안경닦이랑 비슷하거나 조금 더 큰 느낌입니다. 소재도 거의 비슷한데 처음 만졌을 때 코팅이 된 것처럼 일반 천과는 조금 다른 느낌이 들었습니다.  

김서림방지 안경클리너 루이

김서림방지 안경닦이 루이 사용방법 

안경의 렌즈를 닦을 때는 빡빡 힘주어서 꼼꼼하게 여러 번 닦아주세요. 써보신 분들은 알겠지만, 대충 닦은 곳은 나중에 쉽게 김서림이 생깁니다. 그래서 닦으면서 입김을 불어보면 김서림이 남는 곳을 좀 더 힘주어 닦아주세요. 저 같은 경우는 안경렌즈 중앙보다 주변 가장자리 부분에 하얗게 입김이 남더라구요. 

중요한 것은 루이를 사용하기 전에 먼저 물로 헹구거나 일반 안경닦이로 최대한의 유수분을 제거해서 렌즈를 깨끗해야 해줘야 효과가 좋습니다. 먼지나 얼룩이 많은 상태에서 닦으면 더 지저분해집니다.

미세먼지나 유분이 많은 상태에서 빡빡 힘주어 닦으면 안경에 스크래치도 많이 생깁니다. 그러니 안경 렌즈를 보호하기 위해서라도 렌즈를 먼저 깨끗하게 닦은 뒤에 루이를 사용하는 것이 좋습니다.

안경습기제거제(안티포그)나 천연크리너를 같이 추천하기는 하는데, 저는 별도의 습기제거제를 사용하지 않아도 충분한 김서림 효과를 보고 있습니다. 만약 평소에 김서림이 많이 생기는 분이거나 깨끗하게 관리하고 싶다면 같이 사용해 보세요. 

안경 렌즈 한쪽을 시험 삼아 한 번 닦아 봤는데요.

위 사진처럼 지저분한 얼룩이 많은 상태에서 아래 사진처럼 깨끗하게 닦여진 모습을 볼 수 있습니다. 

김서림방지 안경닦이 사용전

김서림방지 안경닦이 사용전

김서림방지 안경닦이 루이 주의사항

주의하실 점은 안경 클리너를 절대로 물에 적시거나 세탁하면 안됩니다. 물과 습도가 높은 곳을 피하고 안경케이스에 밀폐해서 보관해야 합니다.

김서림방지 안경클리너의 원리가 안경닦이에 화학처리를 해서 렌즈 표면에 습기가 맺히지 않도록 코팅을 해주는 것입니다. 그래서 안경닦이를 절대 세탁하지 말고 밀폐해서 보관하는 것이 좋습니다.  

루이뿐만 아니라 일반 안경닦이도 세탁을 하면 안됩니다. 일반 천과 다르게 안경닦이에는 먼지를 흡착하고 얼룩을 없애는 성분이 포함되어 있는데, 세탁하고 나면 다 날아가기 때문에 깨끗하게 닦여지지 않습니다.

안경 렌즈 중 왼쪽만 루이로 깨끗이 닦고 입김을 불어봤습니다. 닦은 쪽과 안 닦은 쪽 확실히 김서림 차이가 보이죠? 

김서림방지 안경닦이 비교

김서림방지 안경닦이 루이 후기 

처음에는 정말 정성 들여서 깨끗하게 닦고 나면 먼지도 잘 안 붙고, 손으로 건드리지 않으면 얼룩도 별로 안 생겨서, 안경닦는 횟수 자체가 줄어 들었습니다. 김서림 효과도 아침에 닦으면 저녁까지 12시간 이상은 유지가 되었습니다. 

지금도 열심히 사용 중인데, 한두달 정도 지나니까 김서림방지 지속 시간이 조금씩 짧아지는 게 느껴지긴 합니다. 정확하게 표현하면 약간의 얼룩이 생긴다고 해야 할까요? 아무래도 세탁을 못하니까 각종 먼지와 유분들이 안경닦이에 달라붙어 있을 겁니다.

그래도 여전히 김서림 방지 효과에 만족하고 있어서 소모품으로 생각하고 3-4개월에 하나 정도 새로 구매할 생각입니다. 어차피 세탁도 못하고, 손때를 타면 안경닦이 자체가 더러워지기 때문에 적당한 시기에 교체를 하면서 사용하면 김서림효과를 계속 볼 수 있을 것 같습니다. 

안경김서림이나 마스크김서림 때문에 고민이신 분들에게 좋은 도움이 되었으면 합니다 :)