[첨단기술 따라잡기] 카멜레온 잉크 
일정 온도 되면 색깔 변해 - 맥주병 · 후라이팬 등에 사용
김상연 기자  dream@donga.com
 
요즘 한 맥주회사는 TV광고를 통해 '신호등이 달린 맥주'를 선전하고 있다.
맥주가 가장 맛있는 온도가 7℃인데 이 온도에서 맥주를 보관하면 맥주병에 붙은 마크가 빨간 색에서 파란 색으로 바뀐다. 한 주방기구 회사의 후라이팬에도 붉은 색 마크가 있는데 음식을 굽는데 가장 알맞은 200℃가 되면 마크의 무늬 색깔이 달라진다.
맥주병이나 후라이팬 마크가 색깔이 변하는 것은 '카멜레온 잉크' 덕분이다. 어떤 물질은 온도에 따라 색깔이 달라지는데 이를 사용해 잉크를 만든 것이다. 팩시밀리도 사실 이 원리를 이용한 것이다.
대부분의 물질은 온도가 변해도 색깔은 그대로다. 그러나 카멜레온 화합물은 온도에 따라 모양과 전자의 밀도가 달라진다. 이에 따라 흡수하는 빛의 파장이 달라지고, 우리 눈에 보이는 색깔도 변하는 것이다. 이들 중 우리가 원하는 온도에서 색깔이 변하는 것을 사용하면 된다.
맥주병 마크에 쓰이는 카멜레온 잉크는 2차대전 직후 독일의 바스프 사가 처음으로 개발했다. 이후 매우 작은 온도 변화에도 색깔이 변하거나 온도에 따라 색깔이 왔다갔다하는 물질들이 개발됐다.
이런 잉크를 사용한 카멜레온 옷도 있다. 카멜레온 옷은 추울 때는 검은 색이었다가 더울 때는 하얀 색으로 바뀌어 시원한 느낌을 준다. 온도에 따라 옷 색깔이 여러 번 변해 한 벌로도 여러 벌의 효과를 낼 수 있다.
아이들과 목욕탕에서 동화를 읽을 수 있도록 따뜻한 물에 넣으면 글자가 나타나는 비닐책, 열이 나면 색깔이 달라지는 온도계도 카멜레온 잉크를 이용한 것이다.
발전기에도 카멜레온 마크가 있다. 발전기의 온도가 지나치게 높이 올라가면 마크의 색깔이 변한 뒤 온도가 내려와도 바뀌지 않는다. 이를 보고 과거의 문제를 점검할 수 있다.

온도계가 달린 맥주″라 하여 모맥주회사가 온도가 올라가면 사라지고, 낮아지면 색깔이 나타나는 이색마크를 병맥주의 라벨에 붙여 대대적인 홍보에 나섬으로써, 이의 원리에 대한 일반인들의 궁금증이 커지고 있다.

하지만 알고보면 이 장치는 우리가 이미 사용하고 있는 팩시밀리와 비슷한 원리며 다만 색깔을 내는 특수화합물이 반응하는 온도와 색상, 형태가 다를 뿐이다.
세상만물은 그 물질의 분자구조와 분자내 전자의 밀도에 따라 "빨주노초파남보"로 이뤄지는 가시광선중에서 특정한 영역대의 파장만을 흡수하게 된다.

만약 짧은 파장만을 받아들이는 구조라면 보라색이나 파란색상에, 긴파장만을 받아들인다면 붉은 색상에 가까워지며 모두다 받아들이면 검은색, 모두다 반사하면 흰색이 되는 것이다.
그리고 대부분의 물질들은 안정돼 있어 색상에 큰 변화가 없지만, 어떤 물질들은 온도가 달라지거나, 자외선을 쐬이거나, 산도 (酸度)가 달라지거나, 압력이 가해지거나, 전기를 통하거나， 수분등과 접촉하거나 하면 전자의 밀도에 변화게 생겨 색상이 달라지게 되는 것이다.

팩시밀리 용지의 표면에 발라진 물질이나 맥주에 인쇄된 잉크의 물질등은 바로 온도에 의해 변하는 경우에 속한다.
  온도따라 색깔이 변하는 잉크는 "시온잉크" 라고 불리는데, ２차대전직후 독일의 바스프(Basf)社가 최초로 개발했다.
주로 변하기 쉬운 유기화합물을 이용하는데, 성분의 내용이나 결합방식에 변화를 주면 온도가 올라가거나 내려갈 경우, 없던 색깔이 나타나거나 반대로 있던 색깔이 사라지게 할 수 있으며, 노란색에서 파란색으로 바뀌는 것처럼 색상변화까지 시도할 수 있다.

국내의 맥주라벨에는 영국 크로마社가 개발한 것을 수입, 사용하고 있는데 이 제품은 93년 캐나다 몰슨社의 맥주병에 이미 사용된 바 있다.
제품의 노하우는 물론 비밀이지만, 큰 온도차이가 아닌데도 색상이 나타났다가 다시 되돌아갈 수 있는 능력(可逆性)을 갖추고 있다는 점에서, 유기화합물인 스틸벤유도체를 원료로 제작된 것으로 추정되고 있다.

시온잉크
시온잉크는 온도의변화를 색의 변화로 기능하는 잉크이다. 온도에 의해 색을 변화시키는 물질은 많이 있지만 실용적으로는 온도변화에 의한 변색이 확실하고 변색의 온도 폭이 좁아야 한다. 시온잉크를 분류하면 온도가 원상태로 되돌아와도 복색하지 않는 불가역형과 복색하는 가역형이 있다. 주로 후자가 실용화되고 있다. 현재 실용되고 있는 가역형 시온잉크는 금소착염, 코레스텔릭액정, 메타모컬러 3종류이다.
역사
온도와 우리의 생활은 밀접한 관계가 있고 끊을래야 끊을 수 없는 상통적인 반응이 지속되고 있다. 이러한 문제로 예로부터 이 온도를 재기 위하여 여러 가지 방법이 시도되었다. 1597년 갈릴레이 발명에 의한 기체 온도계를 위시하여 알코올 온도계, 수은 온도계, 자기식의 센사, 반도체 터미스터 등이 계속하여 개발되어 일상생활은 물론, 공업용도에 사용되고 있다. 이것들의 이른바 측온의 원리는 모두 온도를 무엇인가의 물성으로 변환하고 있는 뜻으로 예를 들면 물질의 열팽창변화, 전기저항변화, 자기특성변화, 혹은 물리적 변형 등에 변환하고 있다. 시온잉크는 앞에서도 말한 바 있지만 온도의 변화로써 받아들여지는 방법으로 하는 것이다.
1937~41년에 불가역성 시온재료를 수많이 발견, 텔모컬러로 명명하여 발매, 제2차 대전후는 더욱 품질개량을 가하여 BASF에서 발매되었다. 한편 일본에서는 약 60년 저 옥화수은착염을 사용한 도료가 카멜레온의 명칭으로 발매되어 1937년부터 이화학연구소에서 주로 군수용으로 연구되어 전후에 연구를 계속, 도료용 전색제의 개량에 의하여 내구성 있는 시온도료가 개발이 되어 텔모페인트의 명칭으로 발매되어 현재에 이르고 있다.
한편 1965년경에는 다방면에서 액정을 사용한 특수인쇄물, 탁상온도계, 펜던트가 개발되어 시판되기 시작하였다. 그리하여 1972년 전자공여체와 전자수용체의 유극성 화합물 중에 열평형에 의한 전자수수기구에도 기초가 되는 시온잉크의 연구가 시작되어 처음으로 염료계의 컬러플하고 그리고 변색이 명료한 시온잉크가 개발되었다. 1977년 종이컵, 수리컵, 완구 등 변색하는 즐거움, 재미있는 상품들이 기획되어 1982년 시온기능을 사용한 PET용기의 맥주의 냉각상태를 나타내 마실 때 사인을 상품화하였다. 그리하여 소위 마실 때, 먹을 때, 사용할 때의 온도 인디케이터가 붙은 각종 포장재의 개발이 시작되었다.
성질
시온잉크의 정도는 일반의 측정방법에 비하여 못하지만 특별한 기구류를 사용하지 않아도 용이하게 온도 측정이 될 수 있고 그대로 도포하거나 혼합하든가, 사이트상으로 할 수 있어 타의 방법으로 측정할 수 없는 장소나 평면, 입체물의 온도분포를 알 수가 있다.
현대는 정도가 과도하게 범람되어 우리들은 거부반응을 일으키고 있다고 한다. 그렇기는 하지만 교통신호의 적, 황, 녹과 같은 색에 대하여 우리들은 순간적으로 상황판단이 된다.
이와 같이 시온잉크는 빨강색이 되면 경고, 노랑색은 주의, 녹색은 안전한 온도라 하지만 청색은 차고 서늘한 느낌, 반대로 빨강색은 뜨겁다, 따뜻한 느낌을 받는 것처럼 사람이 저항없이 받아들이는 것을 고려한다면 시온잉크는 온도라 하는 정보기능에 정서기능까지 가미할 수 있는 타에 비교가 되지 않는 측온방법이라 말할 수 있다.

변색원리
결정전이-PH변화-탈수-열분해,고상반응-전자공여체-수용체의 특정분위기 중의 전자수수-결정구조변화에 따른는 광학적 변화

응용분야
전력설비 - 발변전소, 빌딩, 공장 등의 전력설비의 전동기, 변압기, 저항기, 개페기, 배전반,
도선 테리널 접속부, 전등기구 등의 발열 개소의 점검, 안전한계의 지시
기계설비 - 축수,과학측정기, 각종기기장치의 과열 개소의 초기발견 고장의 예지,
절삭공구류의 발열 온도의 측정, 합성수지의 성형, 금형,주형, 합판프레스 등 적온지시
차 량 - 모터, 차축, 개페기, 자동차의 엔진부, 내여기관의 피스톤 등.
가열기기 - 열교환기, 반응솥, 오토크레이브, 등
온도측적용 - 인화점시험, 복사열에 의한 바로하시험, 등
기타-금속류의 용접, 도료의 소부시 등의 온도