비눗방울은 어떻게 만들어 질까요?

비누나 부엌용 세제를 물에 희석하여 간단하게 비눗방울을 만들 수 있으며 글리세린을 첨가하면 비눗방울을 약간 더 크게 만들 수 있습니다.
거대한 비눗방울(방울짱)은 물,생분해성 계면활성제,글리세린,금속봉쇄제, 완충용액, 기타 등을 넣어 전문적으로 만들었으며 함량과 제조방법 등은 회사의 비밀(노하우)로 되어 있습니다.
비누나 부엌용 세제 같은 세정 작용,기포 작용, 비눗 방울 작용을 갖는 화합물을 계면활성제라고 하고 계면활성제는 분자 구조가 물과도 친하고 오일에도 친한 구조를 갖고 있어 물에 첨가시 물의 표면장력을 떨어뜨려 비눗방울을 쉽게 만들어 냅니다. 즉, 계면활성제는 물의 응집력을 떨어뜨려 기포가 생기고 비눗방울이 쉽게 만들어집니다.

표면장력이란?

액체는 모두가 액체의 표면을 될 수 있는 대로 작게 하려는 경향이 있으며 외부의 힘이 없다면 동그란 구형이 되려고 합니다. 이 현상은 액체 분자들 사이의 인력에 의한 것으로서 액체마다 일종의 끌어 당기는 힘(장력 또는 응집력)이 존재하며 공기하고 닿는 부분의 장력을 표면장력이라고 합니다.
즉, 표면장력은 액체 표면에 평행하고 액체면 위의 단위 길이 선에 직각으로 작용하는 변형력(힘)으로 나타내고 표면장력 기기로 측정합니다.
표면장력 값이 높으면 그 물질의 응집력이 세다고 볼 수 있는데 방울짱 용액(25 이하 dyne/cm)은 순수한 물(72.7 dyne/cm)보다 표면장력 값이 아주 작아 액체의 응집력이 낮으며 큰 비눗방울이 잘 형성되는 특징을 갖고 있습니다.

 

동적 표면장력이란? 

표면이 평형 상태에 있다가 t = 0에 순간적으로 팽창시킨 후 일정면적을 유지시키면 초기 팽창시에는 표면장력이 높다가 시간이 지나면서 표면장력이 낮아지는데(흡착 속도 영향) 일정면적과 시간에 따른 표면장력 저하 때의 표면장력을 동적 표면장력이라고 합니다. 거대 비눗방울은 동적 표면장력 값이 아주 작아 큰 비눗방울을 만드는 것으로 되어 있습니다.

비눗방울 색상 (가시광선 스펙트럼)

사람 눈으로 볼 수 있는 빛(가시광선)의 파장은 약 400 나노미터(nm)에서 약 700 나노미터입니다. 태양광을 프리즘에 통과시키면 빛의 여러 가지 색상이 나오는데 그 색상 마다 굴절율이 달라 백색 종이에 받으면 여러 가지 색의 띠를 얻을 수가 있습니다.
빛의 굴절율 차이에 따라 우리들은 아름다운 무지개를 볼 수가 있고 방울짱도 이러한 원리와 비눗방울 막의 아주 얇은 두께와 빛의 반사로 여러가지 색을 볼 수가 있습니다.

투명한 비눗방울이 왜 여러 가지 색으로 보일까요?  

빛은 파동의 성질을 갖고 있으며 조건에 따라 밝게 되기도 하고 어두워지기도 합니다. 파동에서는 마루와 마루 사이가 중첩되면 강하고 밝게 보이고 파동이 골과 골 사이가 중첩되면 약하고 어둡게 보입니다. 이것을 우리는 빛의 간섭이라고 하고 비눗방울 막은 아주 얇아(가시광선 파장만큼) 빛을 받으면 막의 표면과 내측에서 각각 반사되고 어떠한 색의 빛이 중첩되어 여러 가지 색으로 보이게 됩니다.
거대 비눗방울인 방울짱은 처음에는 멋있는 색상이 보이다가 나중에는 색상이 변하고 색상이 없어지는 현상이 나타나는데 이것은 비눗방울의 수분 증발과 지구 중력에 의해 비눗방울 막이 얇아지면서 막 두께가 가시광선 파장이하가 되어 색상이 없어지는 것으로 되어 있습니다. 즉 거대 비눗방울의 두께는 처음에는 약 1.0 마이크로미터 정도에서 시작하여 터질 때에는 약 0.1 마이크로미터로 정도로 추측됩니다.

비눗방울 역사

- 17 C : Flemish 미술가

- 18, 19C : 남은 비누를 이용하여 어린이 장난감 사용

- 1900 년대 : 노점상이 장남감으로 판매

- 1940 년대 : Chemtoy와 Tootsietoy 회사에서 체계적으로 판매

- 1960 년대 : 비눗방울이 평화(peace)와 조화(harmony)의 상징으로 되면서 인기를 끌었음

- 1970 년 이후: Imperial,Wells,Pustefix(독일), 방울랜드(한국)

 

 비눗 방울 색상