빙판길에 제설제를 뿌리는 이유가 무엇인지 알아보겠습니다.
미국의 아이스포칼립스
최근에 제주 공항이 기상 악화로 인해서 운항이 중단되고 많은 여행객들이 움직이지 못하는 상황에 이르렀고, 미국에서는 초대형 눈폭풍이 불어닥치면서 얼음과 세계의 종말을 의미하는 아포칼립스의 합성어인 '아이스포칼립스'나 '스노마겟돈'이 유행했습니다.
눈이 내리면 경치로 인해서 즐거움도 잠시 있겠지만 한겨울 빙판길로 인해서 연쇄 추돌 교통사고도 종종 일어나기 때문에 눈이 길에 쌓이게 되면 반드시 치워야 됩니다.
눈이 내리는 날에 밖에서는 제설 차량이 큰 길에 흰색 가루를 뿌리는 모습을 볼 수 있게 됩니다. 이 흰가루는 바로 염화 칼슘입니다. 탄산 칼슘에 염산을 더해서 대량으로 생산할 수 있습니다.
빙판길에 제설제를 뿌리는 이유
염화 칼슘에는 조해성(주위 물을 흡수하는 성질)이 있습니다. 다시 말해서 눈이나 얼음 위에 뿌리게 되면 수분을 흡수하면서 녹게되는 성질입니다. 이 과정에서 주위로 열을 방출하는 발열반응이 진행됩니다. 그리고 물의 어는점을 낮추어 줍니다. 염화 칼슘이 섞인 눈은 녹으면 쉽게 다시 얼지 않게 됩니다.
불순물이 섞인 물은 고체인 얼음으로 얼기 힘들어지면서 기체인 수증기로 쉽게 증발하지도 않습니다. 물과 소금물 두 용액 속에서 증발하는 입자의 수를 비교해보면, 순수한 물에 비해서 소금물에서 증발하는 입자 수가 더 적습니다.
그 이유는 소금물 용액(두 물질이 고루 섞인 혼합물) 속에 녹아 있는 용질(용액 속에 녹아 있는 물질)인 소금이 용매(용질을 녹이는 물질)인 물 분자를 잡아당기기도 하고, 그리고 표면에 떠다니면서 물 분자의 증발을 어렵게 만들기 때문입니다. 용액 속의 용질 분자가 증발을 막는 역할을 했기 때문입니다.
끓는 점 오름 현상
순수한 물이 아닌 소금물 같은 용액은 방해를 하는 요소에 의해서 100℃보다 더 높은 온도에서 끓게 됩니다. 예를 들면 달걀을 삶을 때 소금을 넣는 경우가 많습니다. 순수한 물에 비해서 소금물이 더 높은 온도에서 끓기 때문에 달걀을 좀 더 빨리 삶을 수 있게 됩니다.
이와 같은 현상은 액체가 얼게 될 때에도 적용이 됩니다. 순수한 물에 비해서 방해되는 입자가 섞인 물은 더 낮은 온도에서 얼게 됩니다. 이것이 바로 어느점 내림이라는 현상입니다. 추운 겨울에 강물은 얼어도 바닷물은 얼지 않는 이유도 바닷물에 녹아 있는 염분이 물의 어는점을 낮추어주기 때문입니다.
장독대의 간장이 얼지 않는 이유도 마찬가지입니다. 그리고 엔진의 열을 식히기 위해서 자동차 안에 들어 있는 냉각수는 영하의 날씨에도 얼지 않습니다. 에틸렌글리콜이라는 성분이 어는점을 낮추어주기 때문입니다.
염화 칼슘의 역할
염화 칼슘은 방해하는 성질이 있습니다. 염화 칼슘은 물에 녹으면 '양이온'이라는 물질과 '음이온'이라는 물질로 각각 나누어지는 성질이 있는 전해질입니다. 염화 칼슘은 물속에서 칼슘 이온 1개와 염화 이온 2개로 분리되고, 각각의 입자가 물 분자에 의해서 둘러싸이게 됩니다.
1개의 입자가 3개의 입자로 변신하는 순간이 되는 것입니다. 그러므로 물이 어는 것을 막는 방해요소들이 더 많아지게 된 것입니다. 그 결과 염화 칼슘은 물의 어는점을 영하 54.9℃까지 낮춰지게 할 수 있습니다.
빙판길을 지나고 난 뒤에는 반드시 세척
설탕은 물에 녹아도 양이온, 음이온으로 나누어지진 않고 설탕의 입자가 그대로 녹습니다. 설탕은 소금과 다르게 물에 녹더라도 이온화되지 않는 물질이라서 비전해질이라고도 합니다.
그러므로 전해질은 염화 칼슘은 똑같이 1개의 입자를 녹여도 물속에서는 이온화되어서 마치 3개의 입자차럼 움직이게 되는 것입니다. 비전해질은 그대로 1개의 역할만 할 수 있습니다.
염화 칼슘은 수분을 흡수하는 조해성의 원리와 전해질의 어는점 내림의 원인을 모두 만족하면서 일반적으로 쉽게 얻을 수 있는 것입니다.
제설제가 뿌려진 빙판길을 지나왔다면 반드시 세차를 해야됩니다. 차량의 하부는 대부분 철로 이루어져 있습니다. 철은 염화 칼슘에 아주 잘 부식되어 녹이 생길 수 있습니다. 그리고 녹은 물이 아스팔트 아래로 침수되어 도로에 구멍을 낼 위험도 있습니다. 염화 칼슘의 단점이 보완되는 날이 오기를 희망해 봅니다.
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