찌든때 세제와 주방 청소 세제, 계면활성제 원리와 세기 · 헹굼 기준

쓴 날 · 깔끔 콘텐츠팀

찌든때 세제든 주방 청소 세제든, 기름을 떼는 힘의 중심에는 계면활성제가 있다. 물과 친한 머리와 기름과 친한 꼬리를 한 분자에 함께 가진 물질이라, 물이 밀어내는 기름을 물속으로 데려간다.

다만 열과 공기로 산화해 굳은 기름은 계면활성제만으로 잘 풀리지 않는다. 찌든때 세제가 센 까닭은 대개 계면활성제의 양보다 함께 든 알칼리에 있다. 그래서 세기는 기름의 상태와 재질로 고르고, 헹굼은 세제가 남지 않았다는 표시가 나올 때까지 한다.

물과 기름 사이에서 계면활성제는 무엇을 할까

물과 식용유를 병에 담아 흔든다. 잠깐 섞인 듯하다가 금세 두 층으로 갈린다. 주방세제를 한 방울 넣고 다시 흔들면 뿌옇게 섞인 채 한동안 간다.

물 분자는 서로 수소 결합으로 강하게 끌어당긴다. 극성이 없는 기름은 이 결합에 끼지 못하고, 물은 기름을 밀어낸다. 물만으로 기름이 안 씻기는 까닭이다.

계면은 물과 기름, 물과 공기처럼 성질이 다른 두 물질이 맞닿은 경계다. 계면활성제는 이 경계에 모여 경계를 팽팽하게 당기는 힘(계면 장력)을 낮춘다. 이름이 여기서 왔다.

한 분자는 성냥개비처럼 생겼다. 물과 친한 머리(친수기)와, 탄소가 길게 이어진 기름과 친한 꼬리(친유기)다. 꼬리는 기름 쪽으로, 머리는 물 쪽으로 향한다.

옷 얼룩에서 같은 분자가 기름을 말아 올리는 모습은 옷 기름 얼룩 글에서 다룬다.

세제를 물에 풀면 분자는 어디로 갈까

조금 풀면, 계면활성제는 먼저 물의 표면으로 간다. 꼬리를 물 밖으로 두려는 성질 때문에 머리는 물에, 꼬리는 공기 쪽에 둔 채 표면에 늘어선다. 그릇 벽이나 때와 물의 경계에도 같은 식으로 붙는다.

표면에 늘어선 분자는 물의 표면 장력을 낮춘다. 그러면 물방울이 동그랗게 맺히지 않고 넓게 퍼지며, 좁은 틈과 섬유 사이로 스민다. 현장 말로 「세제가 먹는다」는 것이 이 적심이다.

더 풀어 표면이 다 차면, 남는 분자는 물속에서 꼬리끼리 안쪽으로 모여 작은 공을 이룬다. 머리는 바깥의 물을 향한다. 이 공이 미셀이고, 미셀이 생기기 시작하는 농도를 임계 미셀 농도라 한다.

계면활성제를 조금 풀면 물 표면에 먼저 늘어서고, 표면이 차면 물속에 미셀이 생기고, 더 풀면 표면은 그대로인 채 미셀만 늘어나는 세 단계
표면이 다 찬 뒤에 더 넣은 세제는 대부분 미셀이 된다

미셀은 기름을 품는 그릇이다. 꼬리가 모인 안쪽이 기름과 친해서, 떨어져 나온 기름을 안에 담은 채 물에 흩어진다. 헹굼물과 함께 기름이 나가는 길이 이것이다.

임계 미셀 농도를 넘긴 뒤로는 표면 장력이 거의 더 내려가지 않는다. 더 넣은 세제는 대부분 미셀로 남는다. 기름이 많으면 그 미셀이 쓸모가 있지만, 기름에 견줘 넘치면 헹굴 것만 는다.

거품도 같은 원리로 생긴다. 공기와 물의 경계에 계면활성제가 늘어서 얇은 막을 만든 것이다.

기름이 많은 물에서는 계면활성제가 기름 쪽에 쓰여 거품이 꺼진다. 설거지 중에 거품이 사라지면 세제가 기름에 다 쓰였다는 신호다.

음이온 · 비이온 · 양이온은 무엇으로 가를까

계면활성제의 갈래는 머리가 물에서 띠는 전하로 가른다. 머리가 음전하를 띠면 음이온, 양전하를 띠면 양이온, 전하가 없으면 비이온, pH 에 따라 바뀌면 양쪽성이다. 성분표에도 흔히 이 갈래 이름으로 적힌다.

갈래성질흔히 드는 곳
음이온기름 · 먼지를 떼는 힘이 크고 거품이 많다 · 센물의 칼슘에 힘이 깎인다주방세제 · 세탁 세제 · 비누
비이온전하가 없어 센물에 덜 흔들리고 거품이 적다세탁 세제 · 기름때 세정제
양이온떼는 힘은 약하고 음전하를 띤 면에 달라붙는다섬유유연제 · 일부 살균 세정제
양쪽성자극이 적어 다른 갈래를 돕는다주방세제의 보조 성분

비누도 음이온 계면활성제다. 지방산의 나트륨염이다. 수돗물의 칼슘 · 마그네슘과 만나면 물에 잘 안 녹는 금속 비누(스컴)가 되어, 욕실 유리의 회색 비누 때로 남는다.

양이온 계면활성제는 씻어 내기보다 붙는 일을 한다. 섬유유연제가 옷을 부드럽게 하는 방식이고, 4급 암모늄 화합물은 살균 세정제의 성분으로 쓰인다.

음이온과 양이온은 서로 반대 전하라 만나면 끌어당겨 붙는다. 물에 잘 안 녹는 덩어리가 되고, 둘 다 힘을 잃는다. 주방세제에 섬유유연제나 4급 암모늄 살균제를 섞지 않는 까닭이다.

찌든때 세제는 무엇 때문에 더 셀까

신선한 기름은 계면활성제만으로 떨어진다. 갓 튄 기름, 매일 닦는 싱크대의 기름은 중성 주방세제로 충분하다.

후드와 가스레인지 둘레의 기름은 사정이 다르다. 식용유의 불포화 지방산은 열과 공기 중 산소로 산화하고, 서로 이어 붙으며(중합) 끈적하게 굳는다. 중합된 기름은 계면활성제에 잘 풀리지 않는다.

여기서 알칼리가 일한다. 알칼리는 기름 속 지방산을 중화해 물에 풀리는 비누 꼴로 바꾼다.

강한 알칼리는 기름 분자의 에스터 결합까지 끊어 비누로 만든다. 이것이 비누화다. 기름이 스스로 물에 풀리는 꼴로 바뀌는 셈이다.

그래서 기름때 세제의 세기는 대개 알칼리의 세기를 따라 올라간다. 중성 주방세제, 약알칼리인 베이킹소다(약 pH 8.3)와 과탄산소다(약 pH 10.5), 그 위의 강알칼리 찌든때 세제 차례다. 찌든때 세제의 pH 와 쓰는 법은 제품 표시와 MSDS(물질안전보건자료)를 따른다.

제품에 따라 굳은 기름을 무르게 하는 용제가 더해진다. 성분 역시 표시와 MSDS 로 확인한다.

따뜻한 물은 어느 단계에서든 기름을 무르게 하고 반응을 빠르게 한다. 세기 · 온도 · 시간을 바꿔 쓰는 셈은 세정의 네 요소 글이 바탕이다.

세기를 올릴수록 재질과 손이 먼저 부담을 진다. 알루미늄은 산과 알칼리 양쪽에 녹는 양쪽성 금속이다.

평소에는 표면의 얇은 산화막이 금속을 지키지만, 알칼리 용액에서는 이 막이 녹아 금속이 검게 얼룩진다. 후드 필터 · 냄비처럼 은색 금속은 재질부터 확인하고, 모르면 알루미늄으로 본다.

대리석 · 원목에도 강알칼리를 쓰지 않는다. 대리석과 원목은 중성세제가 기준이다.

강알칼리 세정제를 쓸 때는 고무장갑과 보안경을 쓴다. 튄 방울이 눈에 들어가면 크게 다친다. 피부에 닿으면 미끈거리는데, 피부의 기름과 단백질이 상하고 있다는 뜻이니 바로 물로 씻어 낸다.

헹굼은 언제 끝내면 될까

세제는 때를 떼어 낸 뒤 그 자리에 남는다. 남은 계면활성제는 마르며 얇고 끈적한 막이 되고, 그 막에 먼지와 기름이 다시 붙는다. 바닥에서는 미끄러움이 된다.

남은 알칼리는 마르면 하얀 자국으로 뜨고, 피부를 자극하고, 알루미늄을 얼룩지게 한다. 같은 자리에 산을 쓸 차례라면 남은 알칼리와 중화되어 산의 힘이 깎인다.

헹굼은 세 표시가 다 나올 때 끝낸다.

  • 헹굼물에 거품이 더 일지 않는다. 거품은 계면활성제가 남았다는 가장 쉬운 표시다.
  • 젖은 면을 손끝으로 쓸어도 미끈하지 않다. 미끈하면 알칼리나 계면활성제가 남은 것이다.
  • 마른 뒤 하얀 자국과 끈적임이 없다. 젖은 면은 자국을 가리므로 마른 상태에서 본다.

물로 바로 헹굴 수 없는 면(후드 몸체 · 벽 타일 · 상판)은 깨끗한 물에 적셔 꼭 짠 걸레로 두 번 이상 닦아 낸다. 걸레를 헹구는 물은 자주 간다. 그 물에 세제가 쌓이면 걸레질이 세제를 다시 바르는 일이 된다.

식기 · 도마 · 조리 도구처럼 입에 닿는 것은 흐르는 물로 헹군다.

찌든 기름때 앞에서는 어떤 차례로 세기를 올릴까

  1. 기름의 상태를 본다. 미끈하면 신선한 기름, 끈적하고 누렇게 굳었으면 산화 · 중합된 기름이다.
  2. 재질을 본다. 은색 금속은 알루미늄으로, 모르는 돌은 대리석으로 본다. 이 둘과 원목이면 중성에서 멈춘다.
  3. 두꺼운 기름을 먼저 덜어 낸다. 헤라나 키친타월로 걷어 낸다. 세제가 기름 덩어리를 품느라 다 쓰이지 않게 한다.
  4. 중성 주방세제와 따뜻한 물로 시작한다. 신선한 기름은 여기서 끝난다.
  5. 안 풀리면 약알칼리, 그다음 강알칼리로 올린다. 농도는 표시를 넘기지 않는다.
  6. 마르지 않게 덮어 둔다. 세로면은 적신 키친타월을 붙이고 랩을 덮는다. 세제는 젖어 있는 동안만 일한다.
  7. 부드러운 솔이나 패드로 걷는다. 철 수세미는 도장 · 도금 · 유리를 먼저 긁는다.
  8. 헹굼 기준까지 헹군다. 거품 · 미끈거림 · 하얀 자국이 없을 때까지.
  9. 마른 뒤 빛을 비스듬히 비춰 본다. 남았으면 3번부터 다시 한다.

현장에서 만나는 두 장면

거품이 금방 꺼지는 설거지통

입주 전 주방에서 묵은 기름이 낀 냄비와 팬 여러 개를 한 번에 닦는다. 설거지통에 세제를 풀었는데, 두 번째 냄비쯤에서 거품이 사라진다.

거품이 꺼진 것은 계면활성제가 기름을 품느라 다 쓰였다는 신호다. 같은 물에 세제를 더 짜 넣어도, 이미 물에 떠 있는 기름이 새 세제를 먼저 쓴다.

그래서 물을 갈고, 냄비마다 키친타월로 기름을 먼저 닦아 낸다. 따뜻한 물에 세제를 새로 풀고, 바닥에 눌은 기름은 담가 두는 시간을 준다.

굳은 기름이 남은 팬은 재질을 본다. 스테인리스가 확인되면 약알칼리로 올린다. 알루미늄 냄비이거나 재질을 모르면 알칼리에 담그지 않고 중성세제로 불려 닦는다.

하루 뒤 하얗게 뜬 타일

가스레인지 옆 벽 타일을 전날 찌든때 세제로 닦았다고 한다. 오늘 보니 타일에 하얀 얼룩이 번져 있고, 손으로 쓸면 살짝 끈적하다.

손끝으로 먼저 가른다. 까끌하면 물때, 미끈하거나 끈적하면 남은 세제다.

이번에는 끈적하다. 세제를 뿌리고 마른 걸레로만 닦아, 알칼리와 계면활성제가 타일과 줄눈에 남은 것이다.

깨끗한 물을 적셔 꼭 짠 걸레로 두 번 이상 닦아 낸다. 걸레를 헹구는 물은 자주 간다. 줄눈은 세제가 스며 있으니 물을 조금 넉넉히 쓴다.

마지막에 마른 천으로 물기를 걷는다. 헹군 물이 그대로 마르면 이번에는 그 자리에 물때가 남는다. 다 마른 뒤 손끝으로 다시 쓸어 끈적임이 없으면 끝이다.

자주 헷갈리는 것

  • 거품이 많을수록 잘 닦인다? 거품은 계면활성제가 공기와 물의 경계에 만든 막이다. 거품이 적은 비이온도 기름을 잘 떼고, 거품이 많으면 헹굴 것만 는다.
  • 세제를 많이 넣을수록 세다? 임계 미셀 농도를 넘긴 뒤에 더 넣은 세제는 대부분 미셀로 남는다. 기름에 견줘 넘치면 헹굼만 길어진다.
  • 찌든때 세제는 어디에나 쓴다? 강알칼리는 알루미늄을 검게 얼룩지게 하고, 대리석 · 원목에도 쓰지 않는다.
  • 세제끼리 섞으면 더 세다? 음이온과 양이온 계면활성제는 만나면 서로 붙어 물에 안 녹는 덩어리가 된다. 둘 다 힘을 잃는다.
  • 뜨거운 물만 부어도 기름이 녹는다? 세제 없는 고온수는 기름을 묽혀 넓게 펴 놓는다. 기름은 계면활성제가 떼고, 물과 열은 그 일을 돕는다.

한 줄로 정리하면

계면활성제는 꼬리로 기름을 잡고 머리로 물에 붙어 기름을 물속으로 데려간다. 신선한 기름은 중성 주방세제로, 산화해 굳은 기름은 알칼리를 더한 찌든때 세제로 떼되 약한 쪽부터 올린다. 헹굼은 거품 · 미끈거림 · 하얀 자국이 사라질 때 끝낸다.

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