안경을 쓰는 사람들은 한번 이상은 세척기를 사용해 봤을 것입니다. 직접은 아니더라도 안경점에서라도 세척기를 이용해 닦아 주기도 합니다. 최근에는 집에서 간편하게 안경세적기를 사용할 수 있는 제품도 많습니다. 꼭 안경만 닦는 것도 아닙니다.
귀금속, 화장품, 붓, 면도기 등 일상용품도 세척이 가능한데요. 제품의 구성도 간단합니다. 안경 세척기, 물이나 세정액을 담는 통이 전부인데, 보통 초음파 세척기라고 부르는데, 어떤 원리로 작동되는지 알아보도록 하겠습니다.
기본적인 원리
안경 세척기는 기본적으로 초음파를 이용해 안경을 세척하게 됩니다. 초음파는 2만 Hz 이상으로 들을 수 없는 영역의 음파를 뜻합니다. 세척기 내부의 진동자를 이용해 초음파를 만들어 냅니다. 이 초음파는 물통에 물 또는 세정액에 전달되면서 파장을 일으킵니다. 이 과정을 통해 물통 안의 액체에 진동 압력을 크게, 작게 하는 반복 작업을 합니다.
압력이 낮아지면 공동현상이 발생하는데, 이때 기포도 생깁니다. 기포는 압력이 변화함에 따라 팽창과 수축을 반복하고, 사라집니다. 사라지면서 터지는 과정에서 충격파가 발생하고, 안경에 묻은 이물질을 제거하게 됩니다.
초음파란?
가청 주파수가 있습니다. 사람이 들을 수 있는 소리인데, 20~2만 Hz 사이의 소리를 말합니다. 이 보다 높은 음파는 사람이 들을 수 없습니다. 이렇게 사람이 들을 수 없는 높은 음파를 말하는데, 주파수가 높아 파장은 짧고, 직진성은 강합니다. 이 원리를 이용해 초음파 가습기, 태아 검사, 안경 세척기 등에 사용이 됩니다.
초음파 가습기는 진동자가 초음파를 만들고, 물에 진동을 주면, 물 입자가 미세하게 분해되고, 공중으로 뿜어 내는 원리를 사용하고, 태아검사의 경우는 초음파를 쏘고 되돌아온 반사파를 분석해서 보여주게 됩니다.
초음파 만들기
초음파를 만들 때 안경 세척기는 진동자를 이용합니다. 진동자는 역압전 효과로 작동하게 되는데, 역압전 효과는 압전체라는 물질에 전기 에너지를 가하면, 진동이 발생하게 됩니다. 진동자에 전기 에너지를 가하면 압전체는 초당 수만회 이상의 진동을 하게 되는데, 이 진동을 이용해 세척기에 액체에 전달하게 됩니다.
캐비테이션(Cavitation·공동) 현상
초음파를 액체에 쏘게 되면 진동으로 파동이 생기고, 액체 내부의 압력에 변화가 생깁니다. 초음파의 진동 주기의 변화에 따라서 압력이 높아지고, 낮아지는 것을 반복하고, 액체 내부의 압력이 낮은 곳이 생기면서 기포가 생깁니다. 이 작은 기포가 공동현상으로 생기게 되는 것입니다.
세척
공동 현상으로 발생한 기포는 커지고, 작아지기를 반복합니다. 그러다가 순간 폭발하고, 이 충격이 안경에 묻은 이물질을 떨어지게 합니다. 이 기포가 터지는 순간 큰 에너지가 발생하는데, 짧은 시간 동안 태양만큼 뜨거운 열과 심해 수준의 압력이 발생한다고 합니다.
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