주제 초음파로 세탁을 한다고?

[honey]

		요리 주부. 오늘도 홈쇼핑 방송에 채널을 고정하고 옆집 순이네와 한참을 주변이야기로 열을 내고 있는데 갑자기 브라운관에 눈에 확 들어오는 게 있다.
어쩌구 저쩌구 하면서 순이네는 초음파 세탁기의 효과에 대해 열을 올리며 설명하지만, 평소 한상식하던 한요리 주부도 이번엔 도무지 무슨 얘기인지 갸우뚱거린다.

는 공기나 물체의 진동에 의해 만들어지는 파동으로 물체가 진동하면 주변의 공기가 같이 진동하게 되고, 이것이 귀의 고막을 진동시켜 소리로 들을 수 있게 된다.
음파가 때를 씻어낼 수 있는 것은 빨랫감을 솔로 문지르거나, 방망이로 때리는 것과 비슷한 원리로 음파 자체가 수만 번 강약을 반복하는 진동으로서 세척물 표면에서 물분자를 밀었다 잡아당겼다 하는 것을 반복한다.
그러면 물 분자의 응집력이 파괴되면서 수만 개의 미세한 공동이 발생하는데 이것이 마치 진공청소기처럼 세척물의 표면에서 때를 빨아들이는 역할을 한다.

용적인 초음파 장치가 등장한 것은 1921년경, 프랑스의 랑지방(P.langevin)에 의해 만들어진 [초음파 측심기]라고 전해지고 있다. 당시 사용된 진동자는 금속원판 사이에 수정을 샌드위치식으로 삽입한 것으로서 이것을 랑지방형 진동자라고 했다. 그러나, 이후 연구에서는 잠수함의 추적 목적으로 추진되었기 때문에 각국이 모두 군사기밀에 부쳐 불명확한 점이 많았다. 한편, 1925년에 피어스(Pirce)가 [초음파 간섭계]를 발명하였고, 1932년에는 초음파의 의한 빛의 회절이 발견되어, 초음파는 물성연구를 위한 수단으로 사용되었다.

강력한 초음파의 응용에 대해서도 1928년 미국의 우드와 루미스(Wood & Loomis)가 200kHz의 수정진동자와 2kW의 발진기를 이용하여 일련의 실험을 실시했으나 큰 결과는 거두지 못했다.
이와 같이 초음파에 관한 실험이나 응용이 오래전부터 이루어졌지만 공업적 용도에 관한성과는 거두지 못했다. 이는 낮은 기술수준에 비해 가격이 높은 것에서 비롯된 것인 뿐만 아니라 군사적 목적으로 비밀리에 추진된 것에 그 원인을 두고 있다.

음파는 주파수가 높아서 귀에 들리지 않는 음파 (인간의 귀를 통하여 들을 수 있는 가청 주파수 범위 20Hz ~ 20 KHz이상의 주파수의 음)를 말한다.
음파는 탄성체에서 전파되는 파동으로서, 탄성체를 이루고 있는 질점들이 압축되었다가 팽창되면서 전파된다. 기체, 액체, 고체 등에서 구성원자들은 서로 탄성을 가지고 있으므로 원칙적으로 음파가 존재할 수 있지만, 보통의 경우 소리 라 하여 공기중에서 우리의 귀로 들을 수 있는 정도의 주파수를 가진 것 을 말한다. 음파는 크게 초저주파, 가청음, 초음파로 분류된다.

세척작용은 기계적 작용, 분리 작용, 화학적 작용이 결합되어 나타난다.
기계적 작용은 작은 범위에서 마찰 등을 이용하여 이물질을 제거하고 화학적인 반응을 촉진시키는 역할을 하는 것으로 세척의 핵심요소가 된다. 분리 작용은 일단 분리 제거된 이물질이 다시 달라붙지 못하도록 격리시키며 잔류세정성분을 제거하는 역할을 하게 된다. 화학적 작용은 주로 세제에 의해 일어나게 되는데 기름 성분 등을 제거하는데 효과적이다.

초음파 세척은 주로 초음파의 캐비테이션 현상에 의해 이루어진다. 캐비테이션 현상은 초음파가 용액 중으로 전파될 때 초음파의 큰 압력변화에 의해 미세기포군이 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력과 고온을 동반한다. 이 압력과 고온은 수백 분의 1초에서 수천 분의 1초 단위의 짧은 시간동안 발생한다. 이러한 강력한 힘에 의해 오염물질을 분산 및 분해시키며 또한 세척제의 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

캐비테이션 기포가 폭발하여 오염물질 사이에 틈을 만들고, 그 틈으로 기포들이 침투하여 폭발함으로써 완전하게 오염물질을 탈착하게 된다.

용역 내에 강력한 초음파를 조사하면 압축력(정압)과 팽창력(부압)이 반복적으로 나타나게 된다. 부압 주기 때에 액중의 미세한 이물질 혹은 기체 분자를 중심으로 기포(공동)가 발생된다. 이 기포는 다음의 압축주기 때에 고압으로 압축된다. 압축력이 용액의 표면 장력보다 작을 때 기포는 소멸되지 않는다. 기포는 다음의 부압 때 다시 팽창한다.(부압의 세기가 어느 수준 이상이면 기포의 입경은 커진다.) 이 과정을 무수히 반복하면서 점점 입경이 커지게 된다. 어느 일정 압력 이상(용액의 표면장력 이상)이 되면 이 기포는 단번에 수축 폭발하면서 매우 큰 충격파를 일으키게 된다.

공기방울 효과를 이용한 칫솔 '소니케어'가 최근 국내 시판중이다. 기존의 전동 칫솔은 둥근 솔 부분이 돌아가는 것인데, 소니케어는 보통 칫솔 처럼 길쭉한 솔이 좌우로 마구 떨린다. 이 때문에 공기방울 효과가 일어나 이에 붙어 있 는 세균의 막인 플라그가 떨어져 나간다. 치과에 서 초음파로 스켈링을 하는 것과 원리가 같다

(초당 3~5만 번 진동하는 초음파 사용)

피를 빠는 모기는 암컷이다. 암컷은 여름철 알을 낳을 때가 되면 수컷을 피한다는 것에 착안, 수컷 소리를 냄으로써 암컷을 쫓는다는 것이 초음파 모기 퇴치기의 원리이다. 수컷의 소리는 초음파 영역에 속한다. 그래서 사람에게는 들리지는 않지만 모기만 들을 수 있어 모기퇴치가 가능하다.
마찬가지로 사람은 못 듣지만 쥐가 들을 수 있는 파를 자꾸 발생시키면 쥐가 못견디고 물러가게 된다. 사람으로 치면 '시끄러워 못 살아 이사가는' 셈이다.

초음파 피부 마사지기는 초당 1백만번 진동하는 것을 사용하여 많이 떨릴수록 피부 깊숙한 곳까지 진동이 전 달되어 노폐물을 없애준다.

초음파 세탁기는 물과 이물질 사이의 공백화 효과를 이용하여 초음파로 수중에서 수많은 미소기포를 발생하게 한다. 이 기포들은 옷표면에서 부딪쳐 고속충격파를 만들어 이물질을 옷에서 떨어지게 한다는 원리이다.
장점 : 초음파 세탁기의 최대의 장점은 환경 친화적이라는 것이다. 보통 세탁기용 가루비누에는 인산나트륨이라는 보조첨가제가 있는데, 세척 후 세척수를 지하에 배출하면 자연적으로 환경 시스템에 부영향화를 일으키게 된다. 또한 무인산 가루비누는 4A 비등석을 사용하여 여전히 수질을 오염시키고 있다. 하지만 초음파 세탁기는 가루비누를 사용하지 않을 뿐만 아니라 보통세탁기보다 1/3의 물을 절약할 수 있다.
단점 : 체적이 너무 크고, 작동 시 소리가 요란하다. 또한, 생산 비용이 기존 세척기 보다 비싸다.

안경이 전혀 손상되지 않고 틈새의 때만 초음파로 깨끗이 제거된다.

초음파 야채과일세척기의 경우, 세제를 전혀 쓰지 않고도 초음파 발진에 의한 진동으로 잔류 농약을 98%까지 제거할 수 있다.

	초음파 진단법 사람 몸 안에 병이 있는 부위를 진단하는 것으로 X선 진단법에 비해서 부드러운 조직이나 종양 등의 성질과 상태를 분석하는 것이 가능하다. 흔히 태아의 상태를 알아보는데 많이 쓰이며 특히 담석증, 뇌종양, 유선종양의 진단에는 초음파 진단법이 유효하다.
	비파괴검사 어떤 재료나 제품의 원래 모습과 기능에 전혀 영향을 끼치지 않으면서 그 내부의 성질, 상태, 구조 등을 알아내 제품의 신뢰성을 향상시키고, 시설물의 안전성 진단이나 수명 예측 등을 할 수 있는 비파괴검사에도 이 초음파 탐상법이 사용되고 있는 것이다.
	초음파 현미경 광선 대신 초음파를 이용해 보통 광학현미경으로는 볼 수 없는 물체까지 볼 수 있다. 초음파 현미경은 물질의 경도(硬度), 연도(軟度), 밀도 등에 따라서 반사율과 흡수율, 투과율이 달라지는 초음파의 특성을 이용한 것으로 이를 통해 광학현미경으로는 관찰할 수 없었던 물질의 탄성, 밀도, 점성 등을 반영한 미세구조까지를 화면에 그려낼 수 있게 되었고, 또 광학적으로는 불투명한 실리콘이나 반도체 또는 고무의 내부구조도 관찰할 수 있게 되었다.

Science All

[반디..]

물과 기름을 섞을 때도 초음파로.......물과 기름이 섞이지 않는 다는 말은 이젠 옛말입니다.