【서울=뉴시스】= 겨울에만 볼 수 있는 자연의 선물, 눈! 눈이 내리면 동네 아이들은 알록달록 플라스틱 썰매를 들고 시골 마을이나 도시 아파트 주변의 경사진 곳에 모여든다. 썰매를 타며 즐거워하는 아이들의 천진난만한 웃음! 최근에는 지구의 기상이변으로 베트남 이집트 등 열대 지방에까지 갑자기 눈이 내려 동심을 들뜨게 하고 있지만, 지구촌 어느 곳이든 아이들과는 달리 어른들은 눈이 내리면 걱정이 앞선다. 미끄러지는 사고도 빈번하고 안전운전에 대한 부담도 크기 때문이다.
갑자기 쏟아지는 눈, 얼어버리는 도로에서 미끄러지지 않고 운전하기 위해서는 제설제가 필수적이다. 우리나라에서 주로 사용하는 제설제는 염화칼슘이 있으며, 그 외 소금이나 친환경 제설제, 타이어에 뿌리는 스프레이 등이 있다.
눈이 내리는 도로에 염화칼슘을 뿌리는 이유는 무엇일까? 그 이유는 두 가지로 설명할 수 있다.
먼저, 눈이 쌓이면서 주위 기온이나 압력으로 인해 약간 녹은 눈이 도로에 뿌려진 염화칼슘과 섞여 눈을 녹이고, 그 녹은 물은 염화칼슘과 반응하면서 계속 눈을 녹이게 된다. 또한 물과 염화칼슘이 섞이는 과정에서 열이 방출되는 데 이 열을 흡수하여 내린 눈이 녹게 된다.
또 한 가지 원리는 녹은 물이 쉽게 얼지 않기 때문이다. 순수한 물은 0℃에서 얼지만, 순수한 물(용매)에 다른 물질(용질)이 섞여 있으면 어는점이 0℃보다 내려가 잘 얼지 않는다. 추운 겨울철 호수나 강물은 잘 어는 것에 비해 염류가 녹아있는 바닷물이 쉽게 얼지 않는 이유도 바로 이 때문이다. 염화칼슘이 30% 녹아 있는 물의 어는점은 -55℃ 정도까지 떨어지게 되므로 제설제를 뿌린 도로는 기온이 내려가도 쉽게 얼지 않는 것이다.
이처럼 용액의 어는점이 순순한 용매보다 낮아지는 이유는 비휘발성 용질이 녹아있는 용액의 증기압력(일정한 온도에서 액체 또는 고체와 평형 상태에 있는 증기의 압력)이 용매보다 낮아지기 때문이다. 이 때문에 용액의 어는점이 내려가며(어는점 내림), 어는점뿐 아니라 용액의 끓는점 역시 순수한 용매보다 높아지게 된다(끓는점 오름). 끓는 물로 인한 화상보다 끓는 국으로 인한 화상이 더 심각한 이유도 끓는점이 100℃보다 높아지기 때문이다.
제설제뿐 아니라 겨울철 안전운전을 위해서는 자동차의 냉각수도 신경을 써야 하는데 부동액과 냉각수를 섞어주는 것이 좋다. 부동액의 성분은 에틸렌글리콜이라는 물질로 물과 같은 비율로 섞어주면 실외 온도가 영하로 떨어져도 잘 얼지 않는 특징을 이용한 것이다.
제설제인 염화칼슘은 부동액으로는 사용할 수 없는데, 그 이유는 염화칼슘이 물에 녹아 해리될 때 생기는 염화이온의 부식성으로 인해 자동차의 철근을 손상하기 때문이다. 겨울철 눈이 내리고 제설제를 뿌린 도로를 운행한 자동차는 그래서 반드시 세차해야 한다.
염화칼슘은 자동차나 콘크리트의 부식뿐 아니라 도로 주변의 나무들도 죽게 만드는 단점이 있으며, 조해성(공기 중에 노출된 고체가 수분을 흡수하여 녹는 현상)으로 공기 중의 수분을 흡수하여 겨울철 도로를 질척하고 지저분하게 만드는 원인이 되기도 한다.
이처럼 염화칼슘이 지닌 단점과 환경 문제가 부각되면서 최근 염화칼슘 양을 줄이려는 노력과 광물질, 음식물 쓰레기와 같은 유기물을 이용한 친환경 제설제가 등장하고 있으며 도로에 열선을 깔기도 한다.
외국의 경우 우리보다 먼저 친환경 제설제를 도입하였는데 일본 눈의 도시 삿포로에는 염화칼슘 대신 돌가루나 소금 등을 사용하고 있으며, 눈이 많은 캐나다 토론토 지역에서도 환경적인 면을 고려하여 광물질을 이용한 에코트랙션과 같은 친환경 제설제 사용을 권장하며 이를 어길 시 벌금을 부과하기도 한다.
우리나라의 경우 아직 친환경 제설제의 사용량이 제한적이기는 하지만 환경을 고려한다면 전면 교체하는 것이 좋을 것 같다. 과학자를 꿈꾸는 학생들은 더욱더 친환경적인 제설제를 어떻게 만들 수 있을까 고민하면서 도전해 볼 필요가 있다. 과학의 원리로 생활의 편리를 찾는 우리는 늘 자연과 환경을 염두에 두어야 한다는 명제를 잊지 말아야 한다.
김경희(구성고등학교 수석교사)
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