STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.
뜨거운 햇빛으로부터 피부를 보호해 주는 선크림! 태양이 이글거리는 여름 휴가철엔 더욱 없어선 안 될 필수품인데요~ 그런데, 선크림이 녹 제거에 효과가 있다니, 포스코 뉴스룸이 그 원리를 들여다보지 않을 수 없겠네요!
l 철 + 산소 = 산화철(aka. 녹)
먼저 녹이 생기는 원리부터 알아볼게요! 우리 친구가 TV에서 본 것처럼 칼이나 가위나, 못 같이 철로 만든 물건에는 녹이 스는 걸 흔히 볼 수 있어요. 철에 녹이 스는 이유는 산화 반응 때문인데요. 산화(酸化)란 산소와의 결합을 뜻해요. 철(Fe)이 공기 중 산소(O2)와 물(H2O)을 만나면 급속도로 산화 반응을 일으켜 산화철(Fe2O3, 또는 Fe3O4)이 되는데요. 바로 이 산화철이 우리가 알고 있는 ‘녹’이랍니다.
철 + 산소 = 산화철(녹)이라는 공식이 나오죠? 그럼 산화철(녹)을 다시 원상태인 철로 되돌리기 위해선 어떻게 하면 될까요? 눈치가 빠른 친구들은 이미 답을 예상했을 텐데요~ 맞아요! 산화철(녹)에서 산소를 제거하면 깨끗한 철이 됩니다. 산화 반응과 반대로 물질에서 산소를 분리하는 화학 반응을 환원(還元)이라고 불러요. 산소와의 결합은 ‘산화’, 산소와의 분리는 ‘환원’ 어렵지 않죠?
l 선크림 속 자외선 차단 성분이 녹을 제거한다?
선크림 속에는 탄산칼슘(CaCO3)과 산화타이타늄(TiO2)과 같은 자외선 차단 물질이 들어있어요. 두 성분은 자외선을 반사하는 불투명한 물질이에요. 탄산칼슘과 산화타이타늄 성분이 포함된 선크림을 바르면 자외선이 피부에 닿지 않도록 막아줘요. 선크림을 바르면 피부가 하얗게 되는 백탁 현상이 일어나는 것도 바로 이 성분 때문이랍니다.
녹이 슨 가위에 선크림을 바르고 30분 정도 기다리면 선크림 속 탄산칼슘 그리고 산화타이타늄이 녹(산화철)으로부터 산소를 빼앗는 화학작용이 일어납니다. 화학식을 한번 살펴볼까요?
Fe2O3 + 3CaCO3 → 3CaO + Fe2 (CO3) 3
6 Fe2O3 + 4TiO2 → 4TiFe3O6 + O2
화학식이 복잡해 보이지만, 사실 간단한 원리랍니다. 산화철(녹)과 선크림 속 탄산칼슘과 산화타이타늄이 만나면 산화철에 포함돼 있던 녹슨 철(Fe)이 새로운 화합물을 만들게 되고, 시간이 흐른 뒤 마른 천으로 선크림을 닦아내면 이 새로운 화합물들이 제거되면서 녹슬지 않은 깨끗한 철(Fe)이 남게 되는 거예요! 정말 신기하죠?
녹을 깨끗이 제거한 가위, 다시 녹이 슬지 않게 하려면 어떻게 해야 할까요? 스틸에 녹이 슬지 않게 하기 위해서는 녹스는 데 필요한 물과 산소를 차단하는 것이 가장 중요해요. 선크림으로 녹을 제거하면 선크림 속 오일 성분이 스틸 표면을 코팅해 공기와의 접촉을 차단해 줘 녹 방지 및 윤활 효과까지 얻을 수 있답니다. 우리 친구가 TV에서 본 가위도 녹을 제거하고 나니 새것처럼 반짝반짝 빛났죠?
l 녹슬지 않는 스틸도 있다고요?
▲포스맥(PosMAC)으로 만든 태양열 발전 지지구조물. 포스맥은 뛰어난 내식성 덕에 태양열 구조물용으로 각광받고 있어요
지금까지 스틸에 녹이 생기는 이유와 선크림으로 녹을 제거하는 원리를 알아봤어요. 그런데 포스코가 만드는 스틸 중에는 녹슬지 않는 스틸이 있다는 사실 아셨나요?
포스코의 고내식 합금 도금 강판 포스맥(PosMAC)이 바로 그 주인공! 포스맥은 일반 도금 제품보다 내식성이 3배 이상 뛰어나고 20년간 녹이 슬지 않는다는 품질 인증서를 발급할 만큼 세계 최고 수준의 내식강이에요. 포스맥에는 마그네슘, 아연, 알루미늄 3가지 원소를 합금화한 도금이 입혀지는데, 외부에 노출될수록 매우 안정적이면서도 치밀한 필름 층이 만들어져 부식에 강해진다니 정말 신기하죠?
포스맥이 있다면, 녹을 깨끗이 지우는 선크림도 필요 없겠어요~
* 도움말 주신 분: 포스코 철강솔루션연구소 성능연구그룹 유윤하 수석연구원
