[과학을읽다]물에 부푸는 '코인티슈'의 비밀

물을 부어주면 부풀어 오르는 '코인티슈'의 원리는 무엇일까요? [사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]물을 부어주면 부풀어 오르는 티슈가 있습니다. 동전 모양으로 압축한 티슈라고 해서 '코인티슈'라고 하거나, 물을 붓는다고 해서 '아쿠아티슈'라고도 부릅니다.

표면이 매우 딱딱하고 단단한 이 코인티슈가 물과 만나 순식간에 부피가 커지는 것은 무엇 때문일까요? 일반적으로 물을 흡수했기 때문으로 알고 있는데, 물을 흡수한다고 해서 흡수력이 좋은 모든 소재가 코인티슈처럼 부풀어 오르는 것은 아닙니다.

코인티슈를 반으로 잘라 단면을 보면 겹겹이 쌓인 층을 확인할 수 있습니다. 상당한 강도로 압축돼 있음을 추측할 수 있지요. 현미경으로 확인해보면 매우 미세한 섬유들이 얼키설키 얽혀 있다고 합니다. 이 얽힌 섬유들이 코인티슈의 핵심입니다.

이 섬유들 사이로 물이 스며들면서 부피가 커지도록 유도한 것입니다. 섬유들 사이로 물이 스며드는 것은 '모세관 현상' 때문입니다. 모세관 현상은 액체가 담긴 비이커 속에 미세한 관(모세관)을 넣었을 때, 모세관 내의 액체면이 외부의 액체면보다 높거나 낮아지는 현상을 말합니다.

비이커 속의 액체가 물이라면 모세관 속의 액체 수위가 비이커 속 액체 수위보다 올라가지만, 수은일 경우에는 모세관 속의 액체 수위는 비이커 속 액체 수위보다 낮아집니다.

가장 간단한 모세관 현상은 컵 속에 물을 반쯤 부으면, 컵 내부 표면과 닿은 부분의 수위가 중심보다 올라가 있습니다. 단면으로 잘라놓고 보면 오목한 형태가 됩니다. 물의 경우는 물 분자끼리의 응집력보다 컵과 물의 부착력이 더 크기 때문에 컵에 달라붙어 수위가 높아지는 것이지요.

모세관이 가늘면 가늘수록 비이커 속 수위보다 관 속의 수위가 더 올라갑니다. 코인티슈는 이런 물의 성질을 이용한 것이라 할 수 있습니다. 섬유들이 엉키면서 생긴 빈 공간 속에 물이 더 쉽게 스며들 수 있게 하는 것이지요.

이런 성질을 더 활발하게 해주기 위해 티슈의 재질도 흡수력이 뛰어나고 부드러운 '비스코스 레이온(부직포)'을 사용합니다. 또 고압의 물의 흐름으로 섬유를 서로 엉키게 하지만, 섬유에는 거의 손상이 없게 만드는 '스펀레이스(Spun-lace)' 공법으로 제작합니다.

흡수성이 뛰어난 섬유를 원통처럼 둘둘 말아서 아래위로 강력한 압력을 가해 동전 모양의 티슈로 압축하게 됩니다. 여기다 물을 부어주면, 흡수성이 뛰어난 섬유는 물을 순식간에 빨아 들이면서 부피가 팽창하는 것입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr