한지로 요리 기름 제거하기 등 액체 혼합물 분리에 대해 알아봐요

한지로 요리 기름 제거하기 등

액체 혼합물 분리에 대해 알아봐요

■ 증류

액체를 가열하여 끓는점에 도달하면 액체는 기체 상태가 됩니다. 기체를 다시 차게 식히면 액체 상태가 되는데, 이를 모으면 순수한 액체를 얻을 수가 있습니다. 증류는 섞여 있는 두 액체의 끓는점의 차이를 이용하여 액체를 분리하는 방법을 말합니다. 증류에는 단순 증류와 분별 증류가 있습니다. 두 액체의 끓는점의 차이가 큰 경우에는 끓는점이 낮은 액체가 먼저 기체상태가 되어 분리되어 나오므로 순수한 물질을 얻기 쉽습니다. 

따라서 단순 증류는 두 액체의 끓는점의 차이가 클 때 사용합니다. 하지만 두 액체의 끓는점의 차이가 크지 않을 때에는 끓는점이 낮아 먼저 끓어 나오는 성분과 끓는점이 높아 나중에 끓어 나오는 성분이 섞여 나오기 때문에 두 물질을 분리하기가 어렵습니다. 이런 경우에는 분별 증류를 사용합니다. 분별증류는 증류되어 나온 물질을 받아 모은 다음, 그 물질을 다시 증류하는 과정을 여러 번 반복하면서 순수한 성분을 분리해 내는 방법입니다.

▲증류(에듀넷)

■ 증류주

증류주는 증류를 이용해 만든 술입니다. 먼저 저농도의 알코올이 들어 있는 발효액을 끓입니다. 발효액에는 물과 알코올이 섞여 있는데, 물은 100°C에서 끓고 알코올은 78°C에서 끓습니다. 따라서 끓는점이 낮은 알코올이 먼저 끓어 증발되는데, 이렇게 증발된 알코올을 차게 냉각시키면 알코올 농도가 높아진 술이 됩니다.

▲증류주를 만드는 소줏고리(출처: 에듀넷)

■ 물과 기름의 분리

물과 기름을 섞으면 서로 섞이지 않고 물과 기름이 두 층으로 분리됩니다. 밀도가 작은 기름은 밀도가 큰 물 위에 뜨게 됩니다. 이러한 성질을 이용하여 물과 기름의 혼합물을 분리할 수 있습니다. 먼저 스포이트를 이용할 수 있습니다. 스포이트로 기름을 제거할 경우, 제거한 기름을 다시 사용할 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 물 바로 위에 얇게 퍼져 있는 기름을 제거하기는 어렵습니다. 물에 뜬 기름을 분리하는 또 다른 방법으로는 흡착포라는 것을 이용하는 것이 있습니다. 흡착포는 물은 흡수하지 않고 기름만 흡수합니다. 흡착포를 이용하면, 스포이트로 분리할 수 없었던 물 위에 얇게 퍼져 있는 기름을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 하지만, 분리한 식용유를 다시 사용하기는 어렵다는 단점이 있습니다.

■ 한지로 요리 기름 제거

일상생활에서 국이나 찌개를 끓일 때 생기는 기름 성분의 거품을 제거할 때 한지를 사용합니다. 한지는 기름을 잘 흡수하기 때문에 국물 위에 뜬 기름과 거품을 제거하는 데 효과적인 흡착포 역할을 합니다. 

▲한지로 기름 유출(출처: 에듀넷)

■ 바다에 유출된 기름의 제거

바다에 기름을 유출되었을 경우 가장 먼저 기름이 더 이상 퍼지지 않도록 유출된 기름 주변에 기름막이를 설치하여야 합니다. 또한 기름의 유출 규모를 파악하여 적은 양의 기름이 유출되었을 때에는 흡착포를 이용하여 기름을 제거합니다. 하지만 많은 양의 기름이 유출되었을 때는 기름 제거에 사용되는 흡착포의 양이 엄청나므로 다른 방법을 사용합니다. 흡착포의 성질을 가지고 있는 둥근 띠를 던져놓거나 톱밥 형태의 제거제를 사용하여 기름을 흡수하도록 할 수 있습니다. 기름이 어느 정도 제거되면 유화제를 뿌립니다. 유화제는 수면에 뜬 기름을 물과 결합시켜 물에 녹이는데 이것은 시간이 지나면 바닥에 가라앉아 물속의 산소 공급을 차단하는 단점이 있습니다. 따라서 바닷속 미생물이 기름을 쉽게 분해할 수 있도록 고분자 물질인 기름을 저분자 물질로 만드는 유화제가 나오기도 합니다.

▲바다에 유출된 기름의 제거(출처: 에듀넷)

■ 흡유볼

한국원자력연구원에서는 기름을 흡수한 흡착포에 의한 2차 환경 오염을 막을 수 있으면서도 흡수한 기름을 다시 사용할 수 있는 ‘흡유볼’을 개발하였습니다. 열대 지방에서 나는 카폭 열매에서 추출한 카폭 섬유를 이용하였는데, 이 섬유는 표면적이 매우 넓고 기름과 친한 성분으로 구성되어 있어 기름을 잘 흡수할 수 있습니다. 흡유볼은 자체 무게의 40배에 해당하는 기름을 흡수할 수 있고, 그렇게 흡수된 기름을 다시 짜내어 활용할 수 있습니다. 아직 상용화되지는 못하였지만 크게 주목받고 있는 기름 제거 방법입니다.

▲흡유볼을 이용한 기름의 제거(출처: 에듀넷)

■ 크로마토그래피

크로마토그래피는 기체나 액체의 혼합물을 흡착제를 통과시켜서 성분 물질을 분리하는 방법입니다. 혼합물의 각 성분들이 흡착제에 흡수되는 정도가 서로 달라 이동 속도에 차이가 나는 것을 이용한 것입니다. 그 예로 검은색 사인펜의 색소 분리를 들 수 있습니다. 사인펜으로 점을 찍은 거름종이를 물에 적신 후 시간이 지나면 검은색이었던 것이 붉은색, 노란색, 푸른색 등 여러 가지 색깔로 분리되어 서로 다른 위치에 퍼져 있는 것을 볼 수 있습니다. 이것은 각 색소마다 거름종이와의 친화력이 다르기 때문에 상대적으로 친화력이 낮은 색소는 빨리 이동하고 친화력이 높은 색소는 천천히 이동하여 색깔의 층을 만들게 되는 것입니다. 크로마토그래피는 식물 색소를 연구하던 러시아의 식물학자 미하일 츠베트가 식물 색소 혼합물을 분리하는 데 처음 사용하였다고 합니다.

[도핑 테스트]

크로마토그래피 기술은 올림픽에 참가한 선수들이 금지된 약물을 복용하였는지 검사를 해 보는 도핑 테스트에도 사용됩니다. 도핑 테스트를 할 때에는 선수들의 혈액이나 소변을 이용합니다. 먼저 검사하고자 하는 선수의 소변이나 혈액을 채취합니다. 그리고 크로마토그래피의 원리를 이용하여 소변이나 혈액의 성분을 분리합니다. 금지된 약물을 복용하면 이 성분들이 보통 때와 다르게 이동한 모양이 나타나게 됩니다. 이것으로 선수들이 약물을 복용하였는지 하지 않았는지 판단할 수 있습니다. 

[자료출처: 에듀넷]