팔방미인 가성소다

가성소다는 뭘까? 

가성소다는 수산화나트륨의 다른 이름입니다. 이 물질은 아주 대표적인 알칼리로, 투명한 결정을 가진 물질이에요. 탄산소다 수용액에 석회수를 넣어 끓이거나 식염의 수용액을 전기로 분해할 때 얻어지는 흰색의 반투명 고체 물질입니다. 수산화나트륨은 공기 중에 그냥 놓아두면 수분을 흡수해 스스로 녹아버리는 조해성이 있습니다. 그리고 공기 중의 이산화탄소를 흡수하는 성질도 있는데, 그 결과 탄산나트륨이 되기도 하지요.

물에 녹으면 수산화이온(OH-)을 많이 내면서 강한 염기성을 띱니다. 염기성은 단백질을 녹이는 성질이 있습니다. 수산화나트륨은 피부의 수분을 빨아들이면서 피부에 붙지요. 그러면서 피부의 단백질을 녹입니다. 

비누 등의 염기성 물질이 피부에 닿으면 미끌미끌한 느낌이 드는데 바로 이런 까닭입니다. 그러니 수산화나트륨이 피부에 직접 닿지 않도록 유의하고 조심이 다루어야 할 물질입니다. 수산화나트륨은 팔방미인입니다. 식품 제조용의 알칼리제나 식품공업용 약품으로도 쓰이며 비누, 제지, 염료, 펄프, 셀로판, 레이온, 향료, 농약 등을 만드는 원료도도 쓰이지요. 또한 산을 이용한 각종 화학공정에 대해 산을 중화시켜주는 역할을 하기 때문에 화학 공정에 요긴하게 쓰입니다.

비누 만드는 가성소다

맛있는 튀김을 해 먹고 나서 생긴 많은 양의 식용유를 다시 쓰는 방법 없을까요?

폐식용유를 그냥 버리면 환경오염물질이 되겠지만 수산화나트륨을 가해주면 비누로 재탄생합니다. 지방은 지방산과 글리세린이 더해진 물질인데, 수산화나트륨이 이들의 결합을 끊습니다. 그리고 수산화나트륨과 반응 결과 나트륨염이 생기는데, 이를 글리세린에서 분리하면 비누가 됩니다.
지방산나트륨은 고대부터 사용했던 물질로, 약용 성분으로 이용하기도 하고 세제로도 이용하였지요. 

수산화나트륨을 물에 녹일 땐 발열반응이 일어나 열기가 느껴집니다. 여기에 쓰는 지방 성분인 폐식용유는 깨끗하게 체에 걸러 사용해야 합니다.
여기에 향료나 피부에 좋은 물질들을 섞으면 집에서도 쉽게 비누를 만들 수 있지요. 비누의 나트륨 성분은 물과 성질이 비슷한 친수성이며, 탄소와 수소결합 부분은 기름과 친한 친유성입니다. 기름기가 많은 더러운 물질이 비누 분자의 친유성 부분과 결합하고, 여기에 물을 가하면 비누의 친수성 부분이 물과 함께 씻겨 나가면서 때가 떨어져 나가게 됩니다. 이렇게 물, 기름과 친한 부분이 동시에 있기 때문에 물과 기름의 경계를 지우는 계면활성제로서의 역할을 합니다.

더러움을 씻어주는 비누를 일상적으로 사용하게 된 건 수산화나트륨이 대량생산 되기 시작한 18~19세기 이후에요. 이 전엔 몸의 더러움과 냄새를 감추기 위해 향유나 향수를 많이 썼었죠. 우리 삶이 위생적으로 변한 건 아주 오래된 건 아니랍니다. 

종이 만드는 가성소다  

수산화나트륨은 종이를 만드는데 중요한 역할을 합니다. 종이는 나무를 화학 처리한 펄프로 만듭니다. 먼저 나뭇조각을 잘게 자른 다음 세척장치에 넣고 삶은 다음, 수산화나트륨 등의 약품 처리를 통해 펄프를 만듭니다.

이 과정을 알칼리 증해라고 합니다. 수산화나트륨 수용액에 펄프를 처리하는 펄프 정제법을 알칼리 열처리라고도 부르지요. 이런 과정을 통해 종이를 만드는데 불필요한 리그닌이라는 나무껍질에 있는 물질이 제거되어 질좋은 종이가 태어나게 됩니다. 특히 수산화나트륨과 아황산나트륨을 더해 높은 압력으로 나뭇조각을 찌면 잘 찢어지지 않는 강한 종이가 만들어집니다. 그래서 강하다는 뜻의 kraft라는 단어를 써서 크래프트지라고 부릅니다. 이렇게 화학펄프를 만드는 과정은 크라프트 공정이라고 부르지요.

청소하는 가성소다 

수산화나트륨은 대표적인 청소용제입니다.기름기나 지방 성분, 단백질 성분을 녹여낼 수 있기 때문에 청소하는 데 요긴하게 쓰이지요. 수산화나트륨 성분이 다양한 용제로 쓰이기 시작한 건 1990년 대 초반으로 트리클로에탄올 사용이 금지되면서부터였습니다. 물과 수산화나트륨으로 만든 세정제는 보다 친환경적이라고 볼 수 있어요. 

막힌 곳 뚫어주는 가성소다 

씽크대 하수구가 막히면 정말 난감하지요. 쌓이는 설거지거리들을 보면 한숨이 절로 나올 지경입니다. 이때 시원하게 하수구를 뚫어주는 용액의 성분에 가성소다가 들어 있습니다. 가성소다 가루나 액상형태의 가성소다를 넣으면 물과 만나 열을 냅니다. 하수구를 막는 주범인 머리카락의 성분은 단백질! 가성소다가 이 단백질의 분자구조를 무너뜨려 녹여내기 때문에 하수구가 시원하게 뚫리죠.

 

음식에 쓰이는 가성소다

가성소다는 야채나 과일 등의 표면을 닦아내는데도 쓰입니다. 독일식 빵인 프레첼을 만들 때도 가성소다를 사용하지요. 굽기 전에 바삭한 느낌을 주기 위해 사용한답니다. 커피에 들어가는 크림을 만들 때 수산화나트륨이 쓰입니다. 우유를 수산화나트륨 등으로 알칼리 처리하고 열을 가해 카제인 단백질을 분리하지요. 이것이 커피 믹스에 쓰이는 크림 중의 하나인 우유단백질입니다.

 

올리브의 경우엔 가성소다를 이용해 부드럽게 만들기도 합니다.

파마하는 가성소다

우리의 머리칼은 단백질 성분으로 이루어져 있습니다. 그래서 머리카락 한 가닥을 뽑아 태우면 고기 타는 냄새 내지는 카라멜 냄새가 나지요.

퍼머넌트 웨이브. 영구적인 웨이브를 머리카락에 만들어 내는 데에는 염기성 성분이 필요합니다. 이 성분이 단백질을 녹이므로, 단백질이 주를 이루는 머리카락의 구조를 변화시킬 수 있거든요. 고대 이집트에서도 막대에 알칼리성의 흙을 발라 머리카락에 웨이브를 만들었다고 해요.

수산화나트륨은 머리카락을 이루는 단백질 구조의 일부를 끊습니다. 원하는 모양으로 머리칼을 말아서 수산화나트륨을 가하면 머리카락의 단백질 구조가 끊어져 부드럽게 된답니다. 그 다음 과산화수소 같은 산화제를 이용해 끊어진 단백질 구조를 잇습니다. 그럼 머리카락이 구불구불한 상태에서 단백질 구조가 이어지기 때문에 그 형태가 쭉 유지되게 됩니다. 이런 원리로 웨이브가 아름다운 파마 머리칼을 만들 수 있지요. 벌써 100년도 전에 이런 방법으로 파마를 시작했어요. 

바이오디젤 만드는 가성소다

친환경적인 연료의 사용이 그 어느 때보다 중요해지고 있습니다. 환경을 오염시키지 않으면서 인간에게 충분한 에너지를 공급할 수 있는 에너지원에 대한 고민을 심각하게 하고 있는 요즘입니다.

그 해결책 중 하나로 꼽히는 바이오 연료! 바이오 디젤은 콩이나 해바라기 씨 등에서 얻은 기름에 메탄올을 반응시켜서 만듭니다. 이 때 폐식용유에 수산화나트륨과 촉매를 넣어서 반응을 일으키면 콩과 같은 중요한 식량 자원을 이용하지 않고도 경유 대신 자동차 연료로 쓸 수 있는 바이오 디젤을 만들어 낼 수 있답니다.

가성소다, 즉 수산화나트륨의 활약이 정말 놀랍죠? 산업 전반에 여기저기 감초처럼 등장해서 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있습니다. 한화케미칼 여수•울산공장에서는 현재 아시아에서 손꼽히는 규모로 가성소다를 생산하고 있어요. 석유화학의 핵심 원료로 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 팔려나가는 가성소다. 우리나라 수출에도 큰 힘이 되고 있답니다! 

* 참고문헌: 재미있는 화학상식(오미야 노부미쓰 저), 바이블 사이언스(이정모 저)