[20141026] 전자담배 액상보관방법

전자담배를 애용하는 분들이라면 누구나도 갖게되는 의문점

바로 전자담배 액상을 어떻게 보관하느냐 일 것입니다.

물론 여기에는 퓨어니코틴의 보관방법 또한 포함되겠지요

특히나 비싼돈주고 어렵게 구매한 퓨어니코틴이 변질되어 냄새도 나고 색깔도 갈색으로 변했을때 (갈변현상)

자동으로 안구에 습기가 차게 되고,

이걸 버려야 하나.... 그냥 이용해야하나....... 그야말로 분노와 고민과 짜증과 모든 악감정이 머리속을 채우게 되지요

그럼 전자담배 액상.... 도데체 어떻게 보관을 해야 할까요?

오늘은 간단한 수학과 화학을 이용한 게산으로 보관방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

우선 전자담배 액상의 구성에 대해 알아보도록 합시다.

저와같이 전자담배 액상을 자작하여 사용하는 경우라면 아주 잘 알고있듯이

전자담배액상은 폴리프로필렌글리콜 (PG), 식물성글리세린 (VG), 향료 (Flavor), 니코틴 (Nicotine) 으로 구성되어 있습니다.

물론 위 구성요소 모두가 중요하지만, 흡연의 목적은 역시 니코틴의 흡수일겁니다.

게다가 가장 변질되기 쉬운 물질 역시 니코틴 이구요

그럼 이번에는 니코틴에 대해 알아보도록 합시다.

위키백과에 의하면 니코틴은 가지과의 식물에서 발견되는 알칼로이드 물질이며 토마토, 감자, 가지, 피망에도 소량 함유되어 있다고 합니다.

화학식은 C10H14N2, 상온에서는 액상, 녹는점은 -79도, 끓는점은 247도, 밀도는 1.01 g/cm3 이라고 합니다.

Molecule of Nicotine (니코틴의 구조 - C10H14N2)

그외에도 중독성이 강한 물질이며, 체내에서의 반감기는 한시간, 몸에 습수되어 뇌로 전달되는 시간은 7초에 뭐 이런저런 자세한 정보가 있지만

오늘 살펴볼 내용과는 그다지 큰 상관은 없으므로 ㅎㅎㅎ 넘어가도록 하지요

혹시나 더욱 자세한 정보를 알고 싶은분들은 다음링크를 클릭하여 확인하시기 바랍니다.

http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%88%EC%BD%94%ED%8B%B4

그럼 니코틴이 변질되는 이유는 무엇일까요?

바로 빛과 열에 그 원인이 있습니다.

빛은 우리가 생각하는것보다 많은 에너지를 가지고 있습니다.

돋보기로 빛을 모아주면 발화가 되고, 빛을 이용하여 전기를 만들기도 합니다.

또한 우리가 눈으로 볼 수 없는 분자의 세계를 들여다 보면 빛은 물질을 구성하고있는 원자의 연결고리를 끊어버리기도 합니다.

이 말인즉슨 빛이 결합구조를 변형시켜 물질의 상태나 형태를 바꿔버린다는 뜻입니다.

이를 광분해 (photolysis) 라고 하는데, 이렇게 원자들의 연결고리를 끊는데 필요한 에너지를 해리 에너지(dissociation energy)라고 합니다.

이런 광분해의 대표적인 예가 바로 오존입니다.

오존은 산소원자 3개가 결합된 상태인데, 햇빛에 의해 분해와 결합을 반복하게 됩니다. 이것이 바로 광분해의 대표적인 예이지요

위 표는 원자별 결합을 광분해시키기 위해 필요한 해리에너지 표입니다.

그럼 이제부터 본격적인 수학계산으로 넘어가도록 하지요

광분해에 필요한 에너지를 파악하기 위해서는 E = h c / l 이라는 공식을 이용하면 됩니다.

여기서 E : 에너지, h : 플랑크상수 (6.626E-34 Js), c  : 빛의속도 ( 3E8 m/s), l : 파장 (m)

이 공식은 특정 파장의 빛이 갖는 에너지를 구하는 공식인데, 니코틴의 결합구조를 이루는 원자간 해리에너지를 이 식에 대입하여

파장을 게산해 낸다면, 빛의 어느 영역에서 니코틴이 광분해 되는지 알 수 있습니다.

그럼 여기서 빛의 영역이라는 이상한 단어가 나오는데, 이를 잠시 알아보고 넘어가도록 하겠습니다.

위 그림은 파장으로 나누어본 빛의 종류들을 나타낸 그림입니다.

Radio waves 는 흔히말하는 무선전파입니다. 무선마우스, 키보드, 블루투스, 핸드폰, 라디오 등의 전파신호에서 사용하는 파장의 빛입니다.

Micro waves 는 전자레인지에서 사용하는 영역의 빛으로, 음식에 이 빛을 쪼여주면 따뜻해 지지요

Infrared light 는 적외선이라 불리며, 레이저의 형태로 많이 이용됩니다. 거리측정, 온도측정기에 사용되고, 카메라의 자동초점 기능에도 사용됩니다.

Visible Light 는 가시광선이라 불리며, 우리 눈으로 볼 수 있는 모든 영역의 빛을 말합니다.

 

사과는 빨갛고 포도는 보라색이지요. 이말인즉슨 사과는 가시광선에서 긴 파장의 빛을 반사하고, 포도는 가시광선에서 짧은파장의 빛을 반사하여

사과는 빨갛게, 포도는 보라색으로 보인다는 뜻입니다.

Ultraviolet 은 자외선이라 불리며, 주로 뱀파이어를 잡는데 많이 사용됩니다..... (응????!!!!!) 물론 사람에게 사용하면 선탠의 효과가 있습니다.

X-ray 부터는 에너지가 매우 높아 물질을 투과하는 성질이 있어 주로 비파괴검사 같은 산업, 의료영역에서 많이 사용됩니다.

그럼 이제부터는 본격적인 계산을 통해 니코틴이 어떤 영역의 빛에서 광분해가 발생하는지 알아보도록 하겠습니다.

Molecule of Nicotine (니코틴의 구조 - C10H14N2)

위 그림에서 보면 알 수 있듯이 니코틴은 C10H14N2 라는 결합구조를 갖고 있는데, 원자단위별로 결합구조를 분석해 보면

질소와 탄소와 수소의 결합 (H-C---N)으로 이루어져 있습니다.

그러면 앞서 나타낸 해리에너지를 나타낸 표에서 니코틴의 구조별 해리 에너지를 찾아서 나열해 보도록 하지요

우선 C-H 결합은 413 KJ/mol,  N-H 결합은 393 KJ/mol, 표에 나타나있지 않지만 H-C---N 결합은 890 KJ/mol 입니다.

그러면 앞서 언급한 E = h c / l 공식을 이용하여 위 에너지를 내기 위한 빛의 파장을 구해보면  다음과 같습니다.

여기서 mol수는 avogadro 수로 6.02E23 입니다.

이렇게 깔끔하게 정리된 수식을 이용하여 각 결합구조를 분해하기 위한 해리에너지별 파장을 구해보면

C-H 결합은 413 KJ/mol - 287.6 nm

N-H 결합은 393 KJ/mol - 273.7 nm

H-C---N 결합은 890 KJ/mol - 127.0 nm

로 계산이 됩니다.

그럼 위 결합을 해리하기위한 빛을 위 스펙트럼표에서 찾아보면 모든 결합이 자외선 영역(400~100nm)의 빛을 조사받을때 분해가 된다는걸 알 수 있습니다.

그런데 햇빛은 적외선, 가시광선, 자외선으로 구성되어 있습니다.

그러므로 니코틴이나, 니코틴이 포함된 전자담배 원액을 햇빛에 노출시키면 니코틴은 광분해가 일어나고, 변질된다는 뜻이지요

그럼 이제 처음 우리가 갖고있던 궁금증으로 되돌아가서 니코틴이 포함된 전자담배 액상을 어떻게 보관하면 될까요?

우리가 고생하며 알아낸 포스팅의 내용에서 알 수 있듯이 자외선을 포함한 짧은파장의 빛을 쬐지 않게 하면 된다는 결론이 나옵니다.

그럼 여기서 또 한가지 질문이 나오지요

자외선을 어떻게 차단시킬것인가?


이는 우리가 흔히사용하는 선글라스의 원리를 사용하면 됩니다.

선글라스에는 다양한 색의 렌즈가 사용됩니다.

노란색 렌즈 자전거, 스키 등 스포츠활동중 빛이 많은환경에서 광량을 낮추고 시야를 좋게하기 위해 사용됩니다.

초록색 렌즈는 매우 강력한 에너지의 빛을 막는데 효과적입니다.

그래서 레이져를 이용한 금속의 절단 및 용접에 보안경으로 사용되는 렌즈가 바로 녹색입니다.

그외에도 검정색이라던지, 갈색이라던지, 적색이라던지 다양한 렌즈가 사용되는데

이 모든 렌즈들의 공통점은 렌즈색 이외의 색은 보이지 않는다는겁니다.

즉 햇빛속 다른 모든 빛은 반사시키고, 렌즈색과 동일한 색의 빛만 투과시킨다는 것이지요

무슨소리인지 모르겠다구요?

조낸쉬운 예시로 셀로판지를 들어보도록 하지요

형광등에 붉은색 셀로판지를 붙여놓으면 주변이 온통 붉은색으로 물듭니다.

이런 원리를 이용하면 된다는 겁니다.

그래서 질산과같은 광분해가 일어나면 많은 기체가 발생하고 폭발의 위험성이 있는 화학약품을 갈색유리병에 보관하는 것 입니다.

그럼 갈색유리병이 사용된 일상생활의 예는 무엇이 있을까요?

바로 맥주병입니다.

알콜 도수가 낮고 비교적 많은 탄산이 포함된 맥주는 광분해로인해 변질이 일어나기가 매우 쉽습니다. 그래서 맥주병은 갈색을 띄는것이지요

그럼.... 소주는?

보통 소주병은 맥주와는 달리 초록색병입니다. 그러나 소주는 알콜함량이 20%에 가까우며, 거의 물과 알콜로만 구성되어 있습니다.

그러므로 광분해가 발생해도 압력으로인한 파손 및 변질이 일어나기 어렵습니다.

그러므로 소주는 품질유지의 목적보다는 색상에서 오는 심리적효과를 위해 초록색병을 이용합니다.

참 뭔가 쉬운듯 어려운듯 많은 길을 헤쳐나왔습니다.

그래서!! 어쩌라고!!!!

니코틴이 포함된 전자담배는 되도록이면 갈색병에 넣어 보관하거나, 햇빛이 안드는 서늘한곳에 보관해야 한다는 것입니다.

특히나 퓨어니코틴의 경우에는 갈색유리병에 냉동보관하는것이 정석입니다.

이 포스팅에서는 광분해에대해서만 이야기했지만, 니코틴은 상온에 놓아둔 음식이 부패하듯이 열에도 취약하여 열분해가 발생하기도 합니다.

-------------------------- 그래서..... 할말 다하고 이야기 해보는 결론 --------------------------

퓨어니코틴은 갈색유리병에 넣어 냉동보관할것

니코틴이 포함된 전자담배 액상은 대량의 경우 소분하여 냉동실에 보관하거나

소량의 경우에는 공병에 넣어 어두운곳에서 보관해야 니코틴의 갈변현상 및 변질 등을 막을 수 있습니다.