[생활 속 과학상식 바로잡기] 겨울철 안경 쓴 사람들을 위한 마스크 착용 팁
종합 / Bio통신원
서규원 (2021-01-18)

코로나바이러스감염증-19(COVID-19)의 세계적 대유행으로 인해 사람들은 개인방역의 일환으로 마스크 착용과 손씻기를 생활화하고 있다. 여러 사람이 함께 머무는 장소에서 마스크를 착용하는 것은 필수이며, 실내에서 뿐 아니라 야외에서도 사람들은 마스크를 잘 착용하고 다녀야 한다. 요즘처럼 마스크 착용이 생활화된 후, 안경을 쓴 사람들은 야외에서 마스크를 착용할 때 안경에 생기는 김 서림 현상 때문에 불편을 겪는 일이 흔히 발생하고 있다. 특히 추운 겨울철에 그런 일이 더 자주 발생하는데, 안경에 김이 서리는 이유는 우리가 숨을 쉴 때 나오는 수증기가 차가운 공기와 만나 액체 상태의 물로 응결되어 안경 렌즈 표면에 부착되기 때문이다.
 

안경의 김서림 현상

그림 1. 안경의 김 서림 현상 (Photo by Bhavya Shah on Unsplash)


수증기는 기체 상태의 물인데, 물질의 상태는 온도와 압력의 영향을 받는다. 수증기는 임계온도인 약 374K (100℃) 이상에서는 기체 상태로 존재하는 반면 이 온도 이하에서는 액체 상태인 물과 공존할 수 있다. 호흡할 때 내쉬는 숨에 존재하는 수증기는 임계온도 이하에서보다 찬 공기에 의해 열을 빼앗겨 액체 상태의 물로 변화되어 시야를 가리게 된다. 

안경 렌즈 표면에 서린 김은 작은 물방울들이 응결되어 퍼져 있는 것인데, 이렇게 물이 응결될 수 있는 이유는 물이 가진 극성 성질 때문이다. 김 서림 현상은 얼핏 보면 물방울들이 표면에 넓게 흩어져 있어서 시야를 방해한다고 생각할 수 있지만 물분자들이 서로 모여 있기 때문에 생기는 것이다. 물분자는 수소(H) 원자 2개와 산소(O) 원자 하나로 구성되어 있는데, 수소 원자와 산소 원자의 전기음성도 차이에 의해 전기 쌍극자 모멘트가 생기는 극성 분자이다. 이는 물분자의 수소 원자와 산소 원자가 서로의 전자를 이용하여 공유결합을 할 때, 전기음성도가 더 큰 산소가 수소보다 공유전자쌍을 더 세게 끌어당기기 때문에 나타나는 현상이다. 따라서 물분자는 부분적으로 산소 원자에서 음전하를 띠고 수소 원자에서는 양전하를 띠게 된다. 이러한 성질로 인해 각 물분자들은 서로의 산소원자와 수소원자 사이에 발생하는 수소결합을 통해 뭉칠 수 있다. 

물분자들은 서로 뭉쳐서 물방울을 이룰 때, 물방울 내부의 물분자들은 모든 방향에서 같은 인력을 받지만 물방울 표면에 있는 물분자들은 표면적을 최소화하기 위한 방향으로 인력이 발생한다. 따라서 물방울의 모양이 구에 가까운 형태를 보이는 것이다. 여기서 표면에 위치한 물분자들간의 인력이 내부 분자들 사이에 발생하는 인력보다 더 큰데 이와 같이 물의 액면에서 작용하는 힘을 표면장력이라고 한다. 이 표면장력 때문에 실제로 용기에 물을 부을 때, 그 용량보다 조금 더 많은 양의 물을 붓더라고 넘치지 않고 위로 볼록한 형태가 되는 것을 볼 수 있다. 물의 표면장력을 확인할 수 있는 또 다른 예로는 물 위에 떠 있는 소금쟁이를 들 수가 있는데, 다리에 수많은 잔털들을 가진 이 곤충은 다리와 수면을 최대한 넓게 접촉시켜서 체중을 분산시킴으로 물 위에 뜰 수 있다. 또한 이 잔털들은 기름기가 있어 물과 분리되는 성질 때문에 더욱 쉽게 물에 뜨게 된다. 

안경에 생기는 김 서림 현상은 물과 렌즈 표면 사이의 인력이 물의 표면장력보다 크기 때문이다. 메스실린더에 물을 채우면 평소 물방울의 모습과 달리 물이 실린더 안쪽 벽면에 부착되어 있는 것을 볼 수가 있다. 그러므로 물의 부피를 측정할 때의 정확한 측정 방법은 물의 아래쪽 볼록한 부분을 기준으로 읽는 것이다 (그림 2). 표면장력은 단위 길이에 대한 인력으로 나타낼 수 있으며, 온도에 따라 다른 값을 나타내는데 물의 표면장력은 20℃에서 약 0.07275 N/m 이고, 온도가 높아질수록 그 값이 작아진다 [1]. 반면, 수은의 표면장력은 20℃에서 약 0.465 N/m로 물보다 대략 40배 이상 크다. 따라서 수은의 부피를 잴 때는 수은이 실린더 내부 벽면에 부착되지 않기 때문에 위쪽으로 볼록한 부분을 기준으로 읽어야 한다. 

 

메스실린더 눈금 읽는 방법

그림 2. 메스실린더 눈금 읽는 방법


마스크를 쓴 상태에서 안경의 김 서림을 방지하기 위해서는 그 원인을 제거하면 된다. 먼저 숨을 쉴 때 마스크 상단부로 빠져나오는 입김을 최대한 줄이는 것이다. 마스크에서 코와 맞닿는 부분에 있는 고정심을 코의 형태에 맞게 구부려서 최대한 밀착시키고 안경의 코받침이 마스크 위로 오게끔 쓰는 것이다 [2]. 하지만 이렇게 해도 얼굴과 마스크 사이의 틈으로 입김이 새어 나오게 되므로 더 나은 해결책을 필요로 한다. 시중에 판매 중인 제품 가운데도 김 서림 방지제품(anti fog)들이 있는데, 이런 제품들은 전에는 자동차의 앞 유리에 주로 사용하였으며 그 성분 중에 계면 활성제가 들어있다. 계면활성제는 물과 기름을 섞이게 해주는 성질을 가졌는데, 친수성 작용기와 소수성 작용기를 동시에 갖는 특징이 있으며 비누와 세제 등에 많이 들어있다. 이렇게 계면활성제가 첨가된 제품으로 렌즈를 닦아주면, 안경 렌즈 표면에 얇은 막이 형성되어 물과 렌즈 표면 사이의 인력을 약화시켜 김 서림을 방지해 준다. 또한 계면활성제의 영향으로 물분자들간의 표면장력이 약해져서 물방울이 응결되는 현상을 방해하여 김 서림을 방지할 수도 있다. 계면활성제의 친수성 작용기가 물분자들을 끌어당겨 물분자들끼리 뭉치지 못하게 하므로 김이 서리지 않는 것이다. 정리하면, 마스크를 얼굴과 최대한 밀착시켜 착용하고, 그 위로 안경의 코받침이 오도록 쓰고 계면활성제 성분이 든 김 서림 방지제를 사용해야 김 서림으로 인한 불편을 막을 수 있다. 
 

올바른 마스크 착용법

그림 3. 올바른 마스크 착용법


코로나바이러스감염증-19의 대유행 이후로 마스크 착용은 우리의 일상이 되었다. 우리나라의 경우 미세먼지의 영향으로 종종 마스크를 착용하는 경우가 있었지만 이제는 실내외를 구분하지 않고 어디서나 착용해야 하는 필수품이 되었다. 심지어 프로축구선수 중에는 마스크를 착용한 채로 경기에 임한 사례도 있다 [3]. 격렬하게 몸을 움직여야 하는 운동경기임에도 혹시 모를 위험으로부터 가족들을 보호하기 위해 마스크를 착용했다고 밝힌 이 선수는 온두라스 데포르티보 올림피아팀의 제리 벵스톤(Jerry Bengston)으로 2020년 9월부터 마스크를 쓰고 경기에 나섰는데 마스크를 쓴 것이 경기력에 부정적인 영향을 주지 않는다고 밝혔고, 여전히 골도 잘 넣고 있다고 했다. 

현재 코로나바이러스감염증-19의 백신으로 활용 중인 약품은 몇 가지가 있지만 아무리 긍정적인 예상을 하더라도 백신의 효과가 나타나 현 사태를 종식시키기까지는 더 많은 시간이 필요한 상태이며, 이와 관련 우리 정부는 집단 면역을 형성하는 시점으로 올해 11월을 목표로 하고 있다 [4]. 게다가 현재 승인된 백신 제품 가운데 하나를 생산 중인 모더나의 CEO 스테판 방셀(Stephane Bancel)은 JP모건 보건의료 컨퍼런스에 참가해 “SARS-CoV-2(코로나19 바이러스)는 영원히 사라지지 않을 것” 이라고 예측하기도 했다 [5]. 간절히 바라기는 이러한 그의 예측이 빗나가서 전 세계 사람들이 건강과 안전을 위협받지 않고 편리와 자유를 누리는 생활이 다시 찾아오길 바라며, 덧붙여 안경을 쓰는 사람들이 마스크 착용 때문에 생기는 김 서림 현상도 신경 쓰지 않게 되기를 바란다. 

 

참고문헌

[1] Vargaftik, N. B., B. N. Volkov, and L. D. Voljak. "International tables of the surface tension of water." Journal of Physical and Chemical Reference Data 12.3 (1983): 817-820.
[2] 질병관리청, 대한의사협회, “올바른 마스크 착용법” (2018-01-17) 
https://www.kdca.go.kr/gallery.es?mid=a20503020000&bid=0003&act=view&list_no=136660
[3] Rhys Daly, “Club Olimpia star Jerry Bengtson becomes first footballer to wear mask for entire match” Daily Star, (2020-12-16)
https://www.dailystar.co.uk/sport/football/jerry-bengtson-mask-entire-match-23176797
[4] 한종훈, “[코로나19 비상] “백신 접종해도 당분간 마스크 못 벗어”” 매일일보 (2021-01-13)
http://www.m-i.kr/news/articleView.html?idxno=785602
[5] Berkeley Lovelace Jr. “Moderna CEO says the world will have to live with Covid ‘forever’” CNBC (2021-01-13)
https://www.cnbc.com/2021/01/13/moderna-ceo-says-the-world-will-have-to-live-with-the-coronavirus-forever.html

 

그림 출처

1. https://unsplash.com/photos/XraWpn95xBQ

2. https://images.app.goo.gl/PNyhRwiVEuWRVTVR8

3. https://www.kdca.go.kr/gallery.es?mid=a20503020000&bid=0003&act=view&list_no=136660

 

 

정보출처: BRIC 바이오통신원
<본 기사는 기관에서 작성된 보도자료 또는 개인에 의해 작성 되었습니다.>
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댓글 (4)
sseul8934  |  01.18 11:27     
계면활성제 성분이 들어있는 김서림 방지제를 사용해야하는군요
민주웅  |  01.18 12:09     
요새 같은시기에 도움 되는 글이네요 추천합니다
Hermi  |  01.18 12:48     
안경 알이 기스가 많이 나는 것이랑 김서림의 정도의 관계도 있나요?
서규원  |  01.19 12:15     
제 생각에는 안경 렌즈 표면에 기스가 생기면, 렌즈와 물 분자 사이에 접착이 방해를 받아 기스난 부위에는김서림이 덜할 수도 있을 것 같습니다. 하지만 렌즈표면이 긁히면 그 자체로 시야에 방해가 될 것 같습니다. https://doi.org/10.1063/1.3362244
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