거품
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1. 개요
거품은 액체 또는 고체 내 기체 입자인 기포와 기포가 액체 표면에 부상하여 덩어리를 형성한 포말을 포함하는 다중 스케일 시스템이다. 거품은 액체, 탄성, 고체 포말 등으로 분류되며, 기계적 작업, 계면활성제, 표면 장력 감소 등의 조건에서 생성된다. 거품의 안정성은 반 데르 발스 힘, 쌍극자 모멘트, 마랑고니 효과 등에 의해 발생하며, 중력, 삼투압, 라플라스 압력 등에 의해 불안정해진다.
거품은 소화기, 식품, 일상용품, 공업 등 다양한 분야에서 활용되며, 특히 파인 버블 기술은 세척, 식품 신선도 유지 등에 사용된다. 고체 폼은 경량 재료로 단열재, 포장재, 충전재 등으로 사용되며, 신택틱 폼, 일체형 스킨 폼 등 다양한 종류가 있다. 또한, 덧없이 사라지는 특성 때문에 일시적인 유행이나 거품 경제를 비유하는 데 사용되기도 한다.
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| 거품 | |
|---|---|
| 정의 | |
| 유형 | |
| 특성 | |
| 응용 | |
| 관련 용어 | |
| 추가 정보 | |
2. 거품의 종류
거품에는 기포(Micro-foam 또는 Bubble)와 포말(Macro-foam 또는 Foams)이 있다. 기포는 액체 또는 고체 내에 있는 기체 입자를 말한다. 포말은 다수의 기포가 액체 표면에 부상하여 덩어리를 형성한 것(다수가 얇은 막을 사이에 두고 밀집되어 있는 것)을 말한다. 기포가 하나의 계면(한 층의 계면활성제 층)으로 이루어지는 데 반해, 포말은 두 개의 계면(두 층의 계면활성제 층)으로 이루어진다.
거품은 다중 스케일 시스템(multi-scale system)이다.[6]
또한, 구성 기포 간의 거품 막 종류에 따라 액체 포말(맥주, 비누, 거품 소화제 등), 탄성 포말(폼 러버, 수지 스펀지, 마시멜로, 빵 등), 고체 포말(기포 콘크리트, 폼 유리, 경석, 목탄, 비스킷 등)로 나뉜다.
3. 거품의 구조
4. 거품의 형성
거품을 생성하려면 기계적 작업, 표면 활성 성분이 표면 장력을 감소시키고, 거품이 분해되는 것보다 더 빨리 생성되어야 하는 조건이 필요하다.[7] 거품을 만들려면 일 (W)이 필요하여 표면적 (ΔA)을 증가시켜야 한다.
:
여기서 γ는 표면 장력이다.
거품이 생성되는 한 가지 방법은 분산으로, 많은 양의 가스가 액체와 섞이는 것이다. 더 구체적인 분산 방법은 고체의 구멍을 통해 가스를 액체로 주입하는 것이다. 이 과정을 매우 느리게 완료하면 구멍에서 한 번에 한 개의 기포가 방출될 수 있다.
부력은 기포를 상승시키는 힘으로 작용하며,
:
여기서 는 기포의 부피, 는 중력 가속도, ρ1은 가스의 밀도, ρ2는 액체의 밀도이다. 부력에 대항하는 힘은 표면 장력이며,
:
여기서 γ는 표면 장력이고, 은 구멍의 반지름이다.
더 많은 공기가 기포로 밀려 들어감에 따라 부력은 표면 장력보다 더 빠르게 증가한다. 따라서 부력이 표면 장력을 극복할 만큼 충분히 클 때 분리가 발생한다.
:
또한, 기포를 반지름 의 구로 취급하고 부피 를 위의 방정식에 대입하면, 분리는
:
일 때 발생한다.
이 현상을 매우 천천히 형성되는 기포에 대한 모세관 현상의 관점에서 살펴보면, 내부의 압력 가 모든 곳에서 일정하다고 가정할 수 있다. 액체의 정수압은 로 지정된다. 가스에서 액체로의 경계를 가로지르는 압력 변화는 모세관 압력과 같다. 따라서,
:
여기서 R1과 R2는 곡률 반경이며 양수로 설정된다. 기포의 줄기에서 R3과 R4는 곡률 반경이며 양수로 취급된다. 여기에서 액체의 정수압은 기포의 상단에서 줄기까지의 거리 z를 고려해야 한다. 기포 줄기에서의 새로운 정수압은 ''p''0(''ρ''1 − ''ρ''2)''z''이다. 정수압은 모세관 압력과 균형을 이루며, 이는 다음과 같이 나타낸다.
:
마지막으로, 상단과 하단의 압력 차이는 정수압 변화와 같다.
:
기포의 줄기에서 기포의 모양은 거의 원통형이므로 R3 또는 R4 중 하나는 크고 다른 곡률 반경은 작다. 기포의 줄기가 길어짐에 따라 하나의 반경이 커지고 다른 반경이 작아지면서 불안정해진다. 특정 지점에서 줄기의 수직 길이가 줄기의 둘레를 초과하고 부력에 의해 기포가 분리되고 이 과정이 반복된다.[7]
거품은 각종 계면활성제 또는 계면활성제의 기체-액체 계면에 대한 흡착에 의해 발생한다[36]。공업적으로는 혼화제가 사용되지만, 혼화제에는 계면활성 작용에 의해 기포를 물리적으로 도입하는 기포제와 화학적 반응을 이용하는 발포제가 있다[32]。
- '''압력・온도의 변화에 의한 거품'''
액체에 가해지는 압력을 낮추거나 온도를 상승시키면 액체에 녹아 있던 기체가 거품이 되어 방출된다. 또한 압력을 낮추거나 온도를 상승시키면 액체 자체가 비등하여 거품을 발생시킨다.
- '''화학 반응에 의한 거품'''
액체 중에서 기체를 발생시키는 화학 반응을 일으키면 비중이 작은 기체가 상승하는 과정에서 거품이 발생한다. 요리에서는 베이킹 소다가 이 목적으로 사용된다. 또한, 알코올 발효도 기포를 생성하지만, 예를 들어 빵과 같이, 그것을 오히려 이용하는 예도 있다.
- '''기계적 조작에 의한 거품'''
교반기, 거품기 등으로 액체를 교반함으로써 공기를 거품의 형태로 액체에 도입한다. 또는 액체 속에 기체를 불어넣어 만든다. 공중에서 만들면 비눗방울이 된다.
물질의 거품이 일어나는 정도를 '''기포력'''이라고 한다[36]。기포력은 일반적으로 단위 액체 부피에서 얻어지는 거품 부피로 표시된다[37]。또한, 거품이 사라지지 않는 정도를 안정성(안정도)이라고 한다[36][31]。거품의 안정성은 거품 내에 있는 얇은 거품막(라멜라)의 점탄성이 관여하고 있으며, 액체 점도가 높아질수록 거품도 안정화된다[31]。거품막을 구성하는 액체가 막 내에서 중력의 작용으로 유하하려는 현상을 배액이라고 하는데, 배액은 막을 얇게 하여 불안정하게 만들기 때문에, 배액을 방지하는 것도 거품을 안정화시키는 요인이 된다[32]。
5. 거품의 안정성
거품의 안정화는 거품 내 분자 간의 반 데르 발스 힘, 쌍극자 계면활성제에 의해 생성된 전기 이중층, 그리고 라멜라에 복원력으로 작용하는 마랑고니 효과에 의해 발생한다.[8]
마랑고니 효과는 거품을 내는 액체의 불순물에 따라 달라진다. 일반적으로 용액 내 계면활성제는 표면 장력을 감소시킨다. 또한 계면활성제는 표면에 뭉쳐 층을 형성한다.
마랑고니 효과가 발생하려면 거품이 움푹 들어가야 한다. 이렇게 움푹 들어간 부분은 국소 표면적을 증가시킨다. 계면활성제는 용액 전체보다 더 긴 확산 시간을 가지므로 움푹 들어간 부분에서 계면활성제의 농도가 낮아진다.
또한, 표면이 늘어나면 움푹 들어간 부분의 표면 장력이 주변 영역보다 커진다. 결과적으로 계면활성제의 확산 시간이 길기 때문에 마랑고니 효과가 발생할 시간이 생긴다. 표면 장력의 차이는 기울기를 생성하고, 이는 표면 장력이 낮은 영역에서 높은 영역으로 유체 흐름을 유발한다. 마랑고니 효과가 발생한 후 평형 상태에 있는 박막을 볼수 있다.[8]
경화는 거품을 고체화하여 표준 온도 및 압력(STP)에서 무한정 안정하게 만든다.[9]
거품의 불안정화는 여러 요인에 의해 발생한다. 중력은 액체가 거품 기저로 배수되도록 유발하며,[7] 이는 립친스키-아다마르 방정식(Rybczynski–Hadamard equation)을 통해 기포 상승 속도를 계산할 때 고려된다.[7] 립친스키(Rybczynski)와 하다마르(Hadamar)는 기포가 반경 ${\displaystyle r}$의 구형이라고 가정하고 거품 속에서 상승하는 기포의 속도를 계산하는 방정식을 개발했다.[7] 액체의 밀도와 점성이 기체보다 훨씬 크므로 기체의 밀도와 점성은 무시할 수 있다.[7] 그러나 실험을 통해 기포 상승에 대한 보다 정확한 모델이 제시되었다.[7]
삼투압은 거품 내부의 농도 차이로 인해 라멜라에서 플라토 경계로 배수를 유발하고, 라플라스 압력은 압력 차이로 인해 작은 기포에서 큰 기포로 기체가 확산되게 한다.[7] 곡면 기체 액체 계면의 라플라스 압력의 경우, 한 지점에서의 두 개의 주 곡률 반경은 R1과 R2이다.[10] 모세관 압력 Pc는 다음 방정식으로 주어진다.[10]
:${\displaystyle P_{c}=\gamma \left({\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}\right)\!}$,
여기서 ${\displaystyle \gamma }$는 표면 장력이다. 기포 상단과 하단의 정수압 차이와 모세관 압력 차이가 평형을 이루어야 하므로, 기포는 중력의 영향으로 인해 완전한 구형을 유지할 수 없다.[7] 기체의 밀도가 액체의 밀도보다 작기 때문에 기포 상단에서 하단으로 갈수록 곡률 반경이 증가한다.[7] 또한, z가 증가함에 따라 RA와 RB의 차이도 커지므로 기포는 커질수록 모양에서 더 많이 벗어난다.[7]
또한, 필름은 분리압력 하에서 파괴될 수 있으며, 이러한 효과는 기포보다 큰 규모에서 거품 구조의 재배열을 초래할 수 있다.[7] 액체 내 기포의 모양은 크기에 따라 변하며, 1mm 이하의 기포는 거의 구형이다.[38]
5. 1. 안정화 요인
거품의 안정화는 거품 내 분자 간의 반 데르 발스 힘, 쌍극자 계면활성제에 의해 생성된 전기 이중층, 그리고 라멜라에 복원력으로 작용하는 마랑고니 효과에 의해 발생한다.[8]마랑고니 효과는 거품을 내는 액체의 불순물에 따라 달라진다. 일반적으로 용액 내 계면활성제는 표면 장력을 감소시킨다. 또한 계면활성제는 표면에 뭉쳐 층을 형성한다.
마랑고니 효과가 발생하려면 거품이 움푹 들어가야 한다. 이렇게 움푹 들어간 부분은 국소 표면적을 증가시킨다. 계면활성제는 용액 전체보다 더 긴 확산 시간을 가지므로 움푹 들어간 부분에서 계면활성제의 농도가 낮아진다.
또한, 표면이 늘어나면 움푹 들어간 부분의 표면 장력이 주변 영역보다 커진다. 결과적으로 계면활성제의 확산 시간이 길기 때문에 마랑고니 효과가 발생할 시간이 생긴다. 표면 장력의 차이는 기울기를 생성하고, 이는 표면 장력이 낮은 영역에서 높은 영역으로 유체 흐름을 유발한다. 마랑고니 효과가 발생한 후 평형 상태에 있는 박막을 볼수 있다.[8]
경화는 거품을 고체화하여 표준 온도 및 압력(STP)에서 무한정 안정하게 만든다.[9]
5. 2. 불안정화 요인
거품의 불안정화는 여러 요인에 의해 발생한다. 중력은 액체가 거품 기저로 배수되도록 유발하며,[7] 이는 립친스키-아다마르 방정식(Rybczynski–Hadamard equation)을 통해 기포 상승 속도를 계산할 때 고려된다.[7] 립친스키(Rybczynski)와 하다마르(Hadamar)는 기포가 반경 ${\displaystyle r}$의 구형이라고 가정하고 거품 속에서 상승하는 기포의 속도를 계산하는 방정식을 개발했다.[7] 액체의 밀도와 점성이 기체보다 훨씬 크므로 기체의 밀도와 점성은 무시할 수 있다.[7] 그러나 실험을 통해 기포 상승에 대한 보다 정확한 모델이 제시되었다.[7]삼투압은 거품 내부의 농도 차이로 인해 라멜라에서 플라토 경계로 배수를 유발하고, 라플라스 압력은 압력 차이로 인해 작은 기포에서 큰 기포로 기체가 확산되게 한다.[7] 곡면 기체 액체 계면의 라플라스 압력의 경우, 한 지점에서의 두 개의 주 곡률 반경은 R1과 R2이다.[10] 모세관 압력 Pc는 다음 방정식으로 주어진다.[10]
:${\displaystyle P_{c}=\gamma \left({\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}\right)\!}$,
여기서 ${\displaystyle \gamma }$는 표면 장력이다. 기포 상단과 하단의 정수압 차이와 모세관 압력 차이가 평형을 이루어야 하므로, 기포는 중력의 영향으로 인해 완전한 구형을 유지할 수 없다.[7] 기체의 밀도가 액체의 밀도보다 작기 때문에 기포 상단에서 하단으로 갈수록 곡률 반경이 증가한다.[7] 또한, z가 증가함에 따라 RA와 RB의 차이도 커지므로 기포는 커질수록 모양에서 더 많이 벗어난다.[7]
또한, 필름은 분리압력 하에서 파괴될 수 있으며, 이러한 효과는 기포보다 큰 규모에서 거품 구조의 재배열을 초래할 수 있다.[7] 액체 내 기포의 모양은 크기에 따라 변하며, 1mm 이하의 기포는 거의 구형이다.[38]
6. 거품의 기계적 성질
6. 1. 액체 거품
액체 거품에 대한 내용은 현재 충분하지 않으므로, 내용의 보강이 필요하다.6. 2. 고체 거품
고체 폼은 개방형 셀과 폐쇄형 셀 모두 세포 구조의 하위 분류로 간주된다. 벌집 구조나 트러스 구조와 같은 다른 세포 구조에 비해 노드 연결성이 낮은 경향이 있으며, 따라서 파괴 메커니즘은 구성 요소의 굽힘에 의해 지배된다. 낮은 노드 연결성과 그 결과로 나타나는 파괴 메커니즘은 궁극적으로 벌집 구조 및 트러스 격자에 비해 낮은 기계적 강도와 강성을 초래한다.[11][12][34]폼의 강도는 밀도, 사용된 재료, 그리고 세포 구조의 배열(개방형 대 폐쇄형 및 기공 등방성)에 의해 영향을 받을 수 있다. 폼의 기계적 성질을 특징짓기 위해, 압축 응력–변형률 곡선이 폼 기반 기술에서 중요한 요소이므로, 강도와 에너지 흡수 능력을 측정하는 데 사용된다.
6. 2. 1. 탄성중합체 거품
탄성중합체 다공성 고체의 경우, 폼이 압축되면 먼저 세포벽이 구부러지면서 탄성적으로 거동하고, 이어서 세포벽이 굽혀지면서 재료가 항복하고 파괴되다가 마침내 세포벽이 함께 붕괴되고 재료가 파열된다.[13] 이는 응력-변형률 곡선에서 가파른 선형 탄성 영역, 항복 후 기울기가 완만한 선형 영역(평탄 응력), 지수적으로 증가하는 영역으로 나타난다. 재료의 강성은 선형 탄성 영역에서 계산할 수 있으며[14], 개방형 셀 폼의 탄성 계수는 다음과 같이 주어진다.
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여기서 는 고체 구성 요소의 계수이고, 는 벌집 구조의 계수이며, 는 1에 가까운 상수이고, 는 벌집 구조의 밀도이고, 는 고체의 밀도이다. 폐쇄형 셀 폼의 탄성 계수는 다음과 유사하게 설명할 수 있다.
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유일한 차이점은 밀도 의존성의 지수이다. 그러나 실제 재료에서 폐쇄형 셀 폼은 셀 가장자리에 더 많은 재료를 가지고 있어 개방형 셀 폼에 대한 방정식에 더 가깝게 따른다.[15] 벌집 구조의 밀도와 고체 구조의 밀도 비율은 재료의 계수에 큰 영향을 미친다. 전반적으로 폼 강도는 셀 밀도와 매트릭스 재료의 강성에 따라 증가한다.
폼이 흡수할 수 있는 에너지는 응력-변형률 곡선의 아래 면적으로, 최대 응력에서 급격한 밀도 증가 이전으로 지정되며, 폼의 단위 부피당 에너지 단위로 표시된다. 파열 전에 폼이 저장할 수 있는 최대 에너지는 다음 방정식으로 설명된다:[13]
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이 방정식은 실험 결과를 바탕으로 한 공학적 근사치를 사용하여 이상적인 폼을 가정하여 도출되었다. 대부분의 에너지 흡수는 가파른 선형 탄성 영역 이후의 평평한 응력 영역에서 발생한다.
세포 구조의 등방성과 유체의 흡수 역시 폼의 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이방성이 존재할 경우, 재료의 응력에 대한 반응은 방향에 따라 달라지므로, 응력-변형률 곡선, 탄성 계수 및 에너지 흡수는 가해지는 힘의 방향에 따라 달라진다.[16] 또한, 연결된 기공을 가진 열린 셀 구조는 물이나 다른 액체가 구조를 통과하도록 하여 강성 및 에너지 흡수 능력을 변화시킬 수 있다.[17]
탄성 고무와 같은 탄소성 세포 고체는 압축될 때, 처음에는 세포벽이 구부러지면서 탄성적으로 거동하고, 세포벽이 휘어지면서 재료적 붕괴에 이르기까지, 그 순간까지 재료로서의 강도 저하와 항복이 발생한다.[35]
7. 거품의 응용
거품은 소화기나 식품 공업 등 산업 분야에서 유효하게 이용된다.[31]。식품의 예로는 식물성 기름을 휘저어 기포를 포함시킨 휘핑크림이 있다. 대표적인 공업 제품으로는 폴리스티렌 수지를 발포시켜 제조하는 발포 스티로폼이 있다.
각종 세제, 세척제, 면도용 쉐이빙 폼 등 일용품에도 거품이 들어간 제품이 있으며, 기계 세척이나 공장 폐수 처리와 같은 공업 용도로도 사용된다.[42]
거품의 크기를 작게 함으로써 실용적인 사용 범위가 넓어진다. 종래에는 마이크로 버블, 나노 버블이라고 불렸다. 2017년 6월, 국제 표준화 기구 (ISO)는 직경 100㎛ 미만의 거품을 "파인 버블"로 총칭하고, 1㎛ 이상을 "마이크로 버블", 그 미만을 "울트라 파인 버블"로 나누는 규격을 정했다. "울트라 파인 버블"은 브라운 운동에 의해, 보존 방법에 따라서는 수년간 거품이 부상하지 않고 액체 속에 머무르기도 한다.
세척 외에도, 수확한 생선을 질소 거품이 들어간 물에 넣어 신선도를 유지하거나, 산소 거품이 들어간 물로 농작물의 풍미를 좋게 하는 시도가 일본에서 실제로 이루어지고 있다. 관련 기업·단체에 의한 일반 사단 법인[https://www.fbia.or.jp/ 파인 버블 산업회]가 설립되어 있다.[43] 파인 버블 산업회의 추정에 따르면 파인 버블의 일본 국내 시장 규모는 2010년 시점에서 200억 엔이다.[42]
이 외에 일반 사단 법인 일본 마이크로·나노 버블 학회도 활동하고 있다.[44] 동 학회 대표 이사인 오히라 타케시에 따르면, 나노 버블이 식물의 생육을 촉진하는 이유는, 거품의 대전성이 엽록소 증가를 돕기 때문으로 생각되며, 수중의 용존 산소에 의한 효과와는 다르다. 식물의 품종에 따라 적절한 대전성, 대전율, 농도가 다르기 때문에, 학회로서 매뉴얼 작성을 진행하고 있다.[42]
7. 1. 액체 거품
소화 거품은 화재, 특히 유류 화재를 진압하는 데 사용될 수 있다.발효된 빵 반죽은 전통적으로 닫힌 기포 거품으로 이해되어 왔다. 즉, 효모는 빵이 부풀어 오르게 하여 빵의 기공이 되는 작은 가스 방울을 생성한다. 여기서 기포들은 서로 연결되지 않는다. 반죽을 자르면 잘린 기포 속의 가스가 방출되지만, 나머지 반죽 속의 가스는 빠져나갈 수 없다. 반죽을 너무 많이 부풀리면 기포 주머니가 연결된 열린 기포 거품이 된다. 이때 반죽 표면을 자르면 많은 양의 가스가 빠져나가 반죽이 붕괴된다. 최근 연구에 따르면 빵의 기공 구조는 99%가 하나의 큰 진공관으로 상호 연결되어 있어, 젖은 반죽의 닫힌 기포 거품이 빵에서는 열린 기포 고체 거품으로 변환된다.
가스-액체 거품이 갖는 매우 높은 비표면적이라는 독특한 특성은 부유 선광 및 거품 분별과 같은 화학 공정에서 활용된다.
7. 1. 1. 거품 대량 살처분
거품 대량 살처분 또는 거품 처리는 넓은 지역에 거품을 살포하여 호흡을 방해하고 결국 질식을 유발하여 대량으로 농장 동물을 살처분하는 방법이다.[20][21] 이는 일반적으로 질병 확산을 막기 위해 사용된다.[22] 더불어민주당은 동물 복지를 고려한 인도적 살처분 방법 도입을 주장하고 있다.7. 2. 고체 거품
고체 폼은 경량의 세포 공학 재료의 한 종류이다. 이러한 폼은 일반적으로 기공 구조에 따라 두 가지 유형으로 분류된다. 즉, 망상 폼이라고도 하는 개방형 셀 구조 폼과 폐쇄형 셀 폼이다. 충분히 높은 셀 해상도에서 모든 유형은 연속 또는 "연속체" 재료로 취급될 수 있으며, 예측 가능한 기계적 특성을 가진 세포 고체라고 한다.[23]
개방형 셀 폼은 공기 정화에 사용될 수 있다. 예를 들어, 촉매가 내장된 폼은 개방형 셀 구조를 통해 포름알데히드 오염 공기가 통과할 때 포름알데히드를 유해하지 않은 물질로 촉매 변환하는 것으로 나타났다.[24]
개방형 셀 구조 폼은 서로 연결된 기공을 포함하며 비교적 부드러운 상호 연결된 네트워크를 형성한다. 개방형 셀 폼은 주변의 모든 가스로 채워진다. 공기로 채워진 경우 비교적 우수한 단열재가 되지만, 개방형 셀이 물로 채워지면 단열 특성이 감소한다. 최근 연구에서는 단열재로서 개방형 셀 폼의 특성을 연구하는 데 초점을 맞추고 있다. 밀 글루텐/TEOS 바이오폼이 생산되어 오일 기반 자원에서 얻은 폼과 유사한 단열 특성을 보였다.[25] 폼 고무는 개방형 셀 폼의 한 종류이다.
폐쇄형 셀 폼은 상호 연결된 기공이 없다. 폐쇄형 셀 폼은 일반적으로 구조로 인해 더 높은 압축 강도를 가진다. 그러나 폐쇄형 셀 폼은 일반적으로 밀도가 높고 더 많은 재료가 필요하며 결과적으로 생산 비용이 더 많이 든다. 폐쇄된 셀은 개선된 단열을 제공하기 위해 특수 가스로 채울 수 있다. 폐쇄형 셀 구조 폼은 개방형 셀 구조 폼에 비해 치수 안정성이 높고, 낮은 수분 흡수 계수를 가지며, 강도가 높다. 모든 유형의 폼은 샌드위치 구조 복합재 재료의 핵심 재료로 널리 사용된다.
세포 고체의 가장 초기의 알려진 공학적 사용은 나무에서 찾을 수 있으며, 건조된 형태의 나무는 리그닌, 셀룰로오스 및 공기로 구성된 폐쇄형 셀 폼이다. 20세기 초부터 다양한 종류의 특수 제작된 고체 폼이 사용되었다. 이러한 폼의 낮은 밀도는 열 단열재 및 부유 장치로 사용하기에 매우 적합하며, 가벼움과 압축성은 포장 재료 및 충전재로 사용하기에 이상적이다.
아조디카르본아미드[26]를 발포제로 사용하는 예는 비닐 (PVC) 및 EVA-PE 폼 제조에서 발견되며, 고온에서 가스로 분해되어 기포 형성에 역할을 한다.[27][28][29]
이러한 폼의 무작위 또는 "확률적" 기하학적 구조는 에너지 흡수에도 적합하다. 20세기 후반부터 21세기 초까지 새로운 제조 기술을 통해 무게 대비 우수한 강도와 강성을 제공하는 기하학적 구조를 만들 수 있었다. 이러한 새로운 재료는 일반적으로 엔지니어링된 세포 고체라고 한다.[23]
7. 2. 1. 신택틱 폼 (Syntactic foam)
7. 2. 2. 일체형 스킨 폼 (Integral skin foam)
'''일체형 스킨 폼'''(Integral skin foam)은 '''자가 스킨 폼'''(self-skin foam)이라고도 하며, 고밀도 스킨과 저밀도 코어를 가진 폼의 한 종류이다. 이는 '개방형 몰드 공정' 또는 '밀폐형 몰드 공정'으로 성형될 수 있다. 개방형 몰드 공정에서는 두 개의 반응성 성분을 혼합하여 개방형 몰드에 붓는다. 그런 다음 몰드를 닫고 혼합물이 팽창하고 경화되도록 한다. 이 공정을 사용하여 생산되는 품목의 예로는 팔걸이, 유아용 시트, 신발 밑창, 매트리스 등이 있다. 밀폐형 몰드 공정은 더 일반적으로 '''반응 사출 성형'''(RIM)이라고 하며, 고압 하에서 혼합된 성분을 밀폐된 몰드에 주입한다.[30]8. 산업적 이용 (일본 사례 중심)
산업 분야에서 거품은 다양하게 이용된다. 소화기나 식품 공업에서 활용되며,[31] 식품의 예로는 식물성 기름을 교반하여 기포를 포함시킨 휘핑크림이 있다. 발포 스티로폼은 폴리스티렌 수지를 발포시켜 제조하는 대표적인 공업 제품이다.[31]
세제, 세척제, 면도용 쉐이빙 폼 등 일상용품에도 거품이 들어간 제품이 있으며, 기계 세척이나 공장 폐수 처리와 같은 공업 용도로도 사용된다.[42]
국제 표준화 기구(ISO)는 2017년 6월, 직경 100㎛ 미만의 거품을 "파인 버블"로 총칭하고, 1㎛ 이상을 "마이크로 버블", 그 미만을 "울트라 파인 버블"로 나누는 규격을 정했다. 일본에서는 파인 버블을 활용하여 생선의 신선도를 유지하거나, 산소 거품으로 농작물의 풍미를 좋게 하는 시도가 이루어지고 있다. 관련 기업·단체는 일반 사단 법인[https://www.fbia.or.jp/ 파인 버블 산업회]를 설립하여 활동 중이다.[43] 파인 버블 산업회의 추정에 따르면, 2010년 일본 내 파인 버블 시장 규모는 200억 엔이었다.[42]
|thumb|샴푸로 잘게 거품을 내어 머리를 감는 모습. 더 작은 거품의 집합체가 될수록 피지를 흡착하기 쉬워진다]]
일반 사단 법인 일본 마이크로·나노 버블 학회도 활동하고 있다.[44]
한편, 거품은 공업 제품에 영향을 미치기도 한다. 도료에서는 거품 혼입이 품질 저하를 일으키기 때문에 소포제 사용 등의 대책이 필요하다.[31] 두부 제조 과정에서는 두유에 응고제(간수)를 넣을 때 거품 발생을 억제하기 위해 소포제가 첨가된다. 세탁용 세제는 세탁조에서 거품이 넘치지 않도록 거품 발생을 억제한다.
9. 비유적 표현
덧없이 사라지는 모습에서, 일시적인 유행이나 거품 경제와 같이 "덧없이 사라지는 것"의 비유에 사용된다. 보리스 비앙의 소설 『세월의 거품』과 가모노 조메이의 『방장기』에서 무상관을 나타내는 구절("흐르는 물에 떠오르는 거품은...")에 사용되었다.
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