1. 개요
증류수(蒸溜水, distilled water, D.W.)는 물을 가열시켜 나온 수증기를 다시 냉각시켜 정제된 무색, 무취, 무미의 액체를 지칭한다.정제를 거치지 않은 자연 상태의 물 속에는 물분자 H2O 이외에도 다양한 무기물, 유기물 등이 섞여있는 혼합물의 상태로 존재한다. 이러한 혼합물 상태의 물을 증류 방법을 거쳐 분리, 정제한 비교적 순수한 상태의 물을 증류수라고 한다.[1]
증류 과정에 따라 1차, 2차, 3차 증류수로 나뉜다. 위의 등급은 정제 과정에 따른 분류로, 물의 순도와는 별개의 등급이다. 물의 순도를 나타내는 용어는 별도의 체계가 존재한다.
2. 종류
엄밀하게 아래 항목 중 1차 증류수만이 증류수이다(증류된 물). 하지만 실제로 사용하는 사람들(주로 화학과)의 편의를 위하여 각각 1차, 2차, 3차, 4차 증류수라고 부른다.- 1차 증류수
증류만을 거친 물을 뜻하며 Distilled water,DW라고 부른다. 일부 산화물이 존재하며, 간단한 실험 또는 세척용으로 사용된다.
제조방식으로는 직접 물을 끓여서 수증기를 응축시켜 모으는 DW방식 제조장치가 있으며, 필터방식인 RO(Revers Osmosis:역삼투압)방식 제조장치가 있다.
일반적으로 상수를 Prefilter(Sediment Filter) - Active Carbon Filter(활성탄 필터) 순으로 전처리 과정을 거친 후 부스트펌프를 통해 0.0001㎛의 여과막을 가진 멤브레인 필터에 4~7bar의 압력을 가하면 불순물이 걸러진 순수한 물만 생산되게 된다. 역삼투압 멤브레인 필터(RO Membrane Filter)방식이다.
통상적으로 전기전도도 10㎲/㎝ 이하의 순수물이 생산되며 30㎲/㎝이하의 물을 1차 증류수로 구분한다.
- 2차 증류수
1차 증류수를 한번 더 증류한 물.
- 3차 증류수
3번 증류해서 얻은 물이란 뜻이며 , 보통 1차 증류수급에서 이온을 제거하는 것을 탈이온화(deionization)이라고 하며, 해당 과정을 거쳐 얻은 탈이온수(deionized water)를 DI water, DIW라고 줄여서 부르며 종종 동의어로 탈염수(demineralized water) 또는 줄여서 DM water라고 부르기도 한다.
일반적으로 초순수 제조장치는 1차수(RO수:reverse osmosis)에서 이온교환수지(ion exchange resin)를 통해 이온이 제거되어 전기가 거의 통하지 않게 된다. 이 때 초순수는 섭씨 25도 기준 최대 18.2㏁.㎝의 비저항값이 측정되고, 물의 수온, 밀도에 따라 비저항값이 달라지므로 섭씨 25도로 보정된 값으로 표현한다.
실험실에선 실험의 종류에 따라 UV Lamp(254㎚,185㎚), 5000dalton Ultra Filtration Filter, 0.1 ㎛ virus Filter 등 추가로 장착하여 사용하게 된다.
물은 용해도가 높은 탓에 공기 중에 노출되는 순간 이산화탄소 등이 용해되면서 바로 오염되기 때문에 생산 즉시 사용해야 한다.
- 빈 표준 평균 바닷물(VSMOW)
2018년 국제도량형총회 이전까지 절대온도를 정의하기 위해 동위원소의 함량을 정의해 사용한 특수한 증류수이다. 자세한 내용은 문서 참조.
3. 산성
pH 정의에 따라, 25℃의 순수한 물은 pH7이다.[2] 하지만 2, 3차 증류수를 실제로 측정해 보면 pH 5 이하의 꽤 강한 산성인 것을 확인할 수 있다. 이는 공기 중의 이산화 탄소 등의 성분이 물에 녹으면 산성을 띄게 하기 때문이다. 우리가 실생활에서 볼 수 있는 일반적인 물은 미네랄 등이 녹아 있어 이러한 급속한 산성으로의 변화를 막아준다.4. 속설
- 증류수를 마시면 설사를 한다?
마시는 순간은 증류수일지도 모르지만, 마시고 나면(정확히는 입술에 닿는 순간부터) 물이 피부 및 체액에 있는 전해질 등과 섞이기 때문에 더 이상 증류수가 아니게 된다. 따라서 증류수를 마신다고 설사할 일은 없다.[3] 다만 장기간 금식하거나 제대로 된 식사를 못한 경우 혹은 운동선수, 영유아, 암환자처럼 매우 특수한 상황에서는 신체 내 필수 무기질이 부족해지거나 전해질 불균형을 불러올 수 있기 때문에 증류수만 마시는 것은 권장되지 않는다.
- 증류수를 음용하면 건강에 좋다?
민간에서는 '순수'하다거나 '깨끗'하다는 이미지 때문에 증류수를 마시는게 건강에 좋다는 식의 생각도 꽤 많이 퍼져있다. 물론 상기된 특수한 경우를 제외하고, 증류수를 마셔서 나쁠 일은 없긴 하지만 체내에 흡수되면 그저 수분에 불과하므로 특별히 좋을 것도 없다. 증류수를 마시면 오염 걱정은 없지만, 깨끗한 생수를 마시는 것과 차이는 없다. 물론 증류수만을 마셔야 한다면 따로 무기염류를 보충해야 한다.
- 중합수
1966년 소련 과학자 니콜라이 페댜킨(Николай Федякин; Nikolai Fedyakin)과 보리스 데랴긴(Борис Дерягин; Boris Derjaguin)은 증류수가 유리 모세관을 통과하게 되면 그 중 일부가[4] 특수한 상태로 변한다고 발표하여 세간의 관심을 모았다. 그 특수한 상태라는 것이 점성은 15배, 열팽창률은 1.4배, 영하 30도까지 냉각해야 얼음이 되고, 150~400도 정도까지 끓여야만 기체가 된다는 물리적 특성이었다. 학자들은 열광했으며 곧바로 윤활제, 마모방지제 등의 응용이 숱하게 제안되었다. 그러나 데랴긴 본인의 후속연구에 의해, 알고 보니 이는 유리 모세관에서 불순물인 규소가 섞여든 결과라는 것이 밝혀졌다. 참고기사.
5. 관련 문서
[1] 정제 과정에서 다른 이온들도 다 걸러져나가기 때문에 증류수는 전기가 거의 흐르지 않는다. 완전히 전기가 흐르지 않는 건 아니고 물의 자동 이온화 때문에 소수의 물 분자가 자체적으로 수산화 이온과 하이드로늄 이온으로 분리되었다 합쳐지는 것을 반복하기에 정밀하게 측정하면 해당 이온들로 인해 매우 적은 양의 전류만 흐른다.[2] 물의 자동 이온화에 의해 일어나는 일이다. 온도에 따라 평형상수가 달라져 pH가 달라진다. pH가 7일 조건은 SATP(25℃/100hPa)일 때이다.[3] 이 속설을 믿는 이들은 삼투압을 근거로 들곤 하는데, 증류수가 체내로 들어가면 삼투압 차이로 인해 세포에서 물이 빠져나와 소화기관으로 물이 이동하고, 이로 인해 설사와 같은 증상이 나타날 수 있다고 주장하는 것이다. 그러나 삼투압 현상은 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 용매(이 경우엔 물)이 이동하는 것이므로, 소화기관에서 세포로 과도하게 이동해서 문제가 되면 됐지, 세포에서 소화기관으로 이동한다고 하는 것은 삼투압을 전혀 이해하지 못한 주장이다.[4] 일본어 위키백과에 따르면 불과 수 mg 정도밖에는 얻을 수 없다고 한다.