[신나는 과학이야기] 염화칼슘 제설원리

대기중 수분흡수 열 방출

얼마 전 근래 보기 드물게 많은 눈이 내렸다. 순식간에 도로는 눈으로 뒤덮였고, 자동차들은 거북이처럼 엉금엉금 다니는 것이다. 이런 광경을 보면서 다음날 출근이 걱정되는 것은 본인뿐만은 아니리라 생각한다. 그런데 아침에 일어나 보니 도로 위의 눈은 온데간데없고 자동차들은 평소처럼 제 속도를 내고 달리고 있는 것이 아닌가? 기온이 아직 영하인데 어떻게 하룻밤 사이에 도로 위의 눈이 모두 녹았을까?바로 염화칼슘 때문이다.

폭설이 내린 직후 공무원들이 제설차를 이용해 도로에 쌓인 눈을 치우고 있다.
서울신문 포토라이브러리

겨울철에 눈이 오면 도로에 뿌려지는 염화칼슘은 물과 섞이면서 눈을 녹이기 때문에 제설용으로 많이 쓰인다. 눈은 쌓이면서 기온이나 압력으로 인해 조금 녹게 되는데, 이렇게 녹은 물과 염화칼슘이 반응할 때 열을 방출하는 발열반응을 한다. 이 열은 주변의 눈을 녹여 물을 만들고 그 물은 다시 염화칼슘과 반응해 계속적으로 눈을 녹여나가는 것이다.

염화칼슘은 이렇게 눈을 녹이는 것뿐만 아니라, 녹은 눈이 얼지 않도록 방지하는 역할도 한다. 불순물이 없는 순수한 물은 섭씨 0도에서 얼지만 다른 물질이 섞인 물은 0도보다 낮은 온도에서 언다. 어는 점이 내려가는 것이다. 순수한 물에 불순물을 섞어 0도보다 낮은 온도에서 얼게 하는 것을 어는 점 내림이라고 한다.

어는점 내림 현상은 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있다. 겨울철에 눈을 녹이기 위해 염화칼슘을 뿌리는 것 이외에도 영하의 날씨에 강물은 얼지만 바닷물은 얼지 않는 것도 바로 소금에 의한 어는점 내림 작용 때문이다.

염화칼슘이나 소금을 눈에 뿌리면 어는 점이 내려가게 돼 눈이 쉽게 녹는다. 염화칼슘은 어는 점을 섭씨 영하 55도까지 내려가게 하고, 소금은 어는 점을 영하 20도 까지 낮추기 때문에 염화칼슘이나 소금으로 어는 점이 내려간 물이 다시 얼려면 각각 영하 55도와 영하 20도가 돼야 가능하다. 실제로 소금은 염화칼슘처럼 제설제로 쓰이기도 한다.

염화칼슘은 물에 녹아 있다가 지나가는 차에 묻어 부식을 촉진시키는 역할을 하기도 한다. 부식성이 강해 자동차나 콘크리트 속의 철근을 손상시키며 도로 주변의 나무를 죽게 만드는 등 생물체에도 매우 해롭다는 단점이 있다. 또 공기 중의 수분을 흡수하기 때문에 눈이 다 녹은 뒤에도 도로를 질척거리게 만들기도 한다. 또한 기온이 0∼영하 10도의 저온에서는 제설제로서 소금이 더 효과적이라는 분석도 있다.

하지만 눈이 내릴 때의 기온이 일정하지 않은 점, 가격 등 여러 가지 측면을 고려했을 때 현실적인 대안으로 염화칼슘과 소금을 섞어 사용하는 방법이 제시되고 있으며, 외국의 경우 보통 염화칼슘과 소금의 비율을 1대 3으로 쓰며 저온에서는 1대 1 또는 1대 2로 한다고 한다.



우리나라도 일부 자치단체에서 제설제로 소금을 쓰거나 염화칼슘과 소금을 섞어서 사용하는 경우가 있다. 염화칼슘은 추운 겨울에 내린 눈을 녹일 때뿐만 아니라, 여름 장마철에도 요긴하게 사용한다. 옷장, 이불장, 신발장 안에 넣어두는 제습제가 그것인데, 제습제의 주성분이 바로 염화칼슘이다. 흰색의 고체인 염화칼슘은 자신의 무게의 14배 이상의 물을 흡수할 수 있다. 그야말로 사계절용인 셈이다.

이세연 명덕고 교사