염화칼슘[calcium chloride, calcium dichloride, 鹽化─]

[종달세]

염화칼슘[calcium chloride, calcium dichloride, 鹽化─]

눈이 오면 왜 염화칼슘을 뿌릴까?…염화칼슘의 '두 얼굴'

지난주부터 날씨가 갑자기 추워지더니 이번 주에는 전국적으로 눈이 펑펑 내렸습니다.

교통사고가 속출했고, 항공기 수백 편이 결항하거나 지연되기도 했습니다. 빙판길 출근길에 시민들은 큰 불편을 겪기도 했습니다.

눈이 내리면 지방자치단체서는 제설 차량을 동원해 도로에 흰색 가루를 뿌립니다. 흔히들 '소금'이라고 알고 있는데 반은 맞고 반은 틀렸습니다. 소금도 있지만, 소금만 있는 건 아니니까요.

특히 제설 효과가 좋다는 이유로 '염화칼슘'을 많이 쓰곤 하는데, 이것 때문에 말이 많습니다.

오늘 '리포트+'에서는 눈이 오면 도로에 뿌리는 이 흰색 가루와 관련한 논란을 짚어보겠습니다.

■ 눈을 녹게 하는 흰색 가루와 '어는 점'

대표적인 제설제는 공업용 소금과 염화칼슘, 그리고 친환경 제설제가 있습니다. 우리나라에선 주로 염화나트륨(공업용 소금)과 염화칼슘 두 가지를 섞어 쓰거나 각각 단독으로 쓰이기도 합니다.

특히 탁월한 제설 효과가 있다는 이유로 염화칼슘을 많이 씁니다. 염화칼슘이 눈을 녹이는 원리는 이렇습니다.

염화칼슘은 조해성, 즉 공기 중에 있는 물(습기)을 흡수해서 스스로 녹는 특징이 있습니다.

염화칼슘 1g은 주변의 물 14g을 흡수하는데 자신의 무게보다 무려 14배 이상의 물을 흡수한다는 뜻입니다. 한마디로 제습력이 뛰어납니다.

그리고 염화칼슘이 주변의 습기를 흡수하면서 녹을 때 열이 발생합니다. 즉, 눈 위에 염화칼슘을 뿌리면 습기를 빨아들여 눈이 녹고, 또 염화칼슘이 녹으면서 발생한 열이 눈을 한 번 더 녹이게 됩니다. 눈을 두 번 녹인다는 뜻입니다.

여기에 녹은 눈이 다시 잘 얼지도 않게 하는 효과도 있습니다.

아무것도 섞이지 않은 순수한 물은 0도에 얼기 시작하지만 순수한 물에 불순물을 섞으면 0도보다 낮은 온도에서 얼게 됩니다.

염화칼슘이 섞인 물은 어는점이 영하 50도 이상까지 낮아지기 때문에 한 번 녹인 눈이 웬만해서는 다시 얼지 않는 거죠. 때문에 염화칼슘은 19세기, 벨기에에서 만들어진 뒤 '제설제의 혁명'이라 불릴 정도였습니다.

■ 염화칼슘의 '역습'

하지만 이렇게 제설 효과가 뛰어난 염화칼슘이 좋은 점만 있는 것은 아닙니다.

첫 번째 단점으로는 '부식'을 들 수 있습니다. 눈을 잘 녹이는 만큼 도로와 자동차도 잘 녹여서 문제입니다.

염화칼슘에 포함된 염소 성분은 아스팔트나 인도의 시멘트를 부식시킵니다. 특히 도로 위의 각종 철제 구조물이나 자동차 하부에 염화칼슘이 눈과 함께 달라붙으면 녹이 쉽게 슬게 됩니다.

다리와 같은 철근 구조물의 내구성에도 치명적인 영향을 끼칠 수 있습니다. 한번 녹이 슬기 시작하면 수리가 어렵습니다.

겨울철 제설작업이 끝나면 도로마다 급증하는 '포트홀'의 직접적인 원인도 바로 염화칼슘입니다.

두 번째는 환경오염입니다.

인도나 도로에 뿌려진 염화칼슘이 가로수 쪽으로 튀면서 토양에 섞이면 염화칼슘이 땅속 수분까지 빨아들여 나무와 식물들이 말라 죽습니다.

또 염화칼슘이 녹은 물이 토양의 염소와 칼슘 농도를 높여 미생물의 활동을 저해합니다. 신발에 묻은 염화칼슘이 말라 분진이 되면 호흡기에 자극을 줘 인체에도 해롭습니다.

실제로 2005년 일본에서는 염화칼슘을 먹은 야생 조류들의 죽음이 보고된 적이 있습니다.

지난 2010년 우리나라에서도 도로 주변 과수원의 나무들이 말라 죽는 일이 벌어져 제설제를 뿌린 한국도로공사가 배상하라는 판결이 나오기도 했습니다.

국립산업과학원이 지난 2005년부터 6년 동안 진행한 연구에서도 염화칼슘이 나무에 피해를 준다는 사실이

입증되기도 했습니다.

■ 친환경 제설제 있지만…비용에 고민하는 지자체

이런 단점을 보완한 것이 친환경 제설제입니다. 정부는 각 지자체에 염소계 제설제에 부식 억제제를 섞은 친환경 제설제 사용을 권장하고 있습니다.

음식물 쓰레기를, 미생물을 이용해 분해해 만든 '유기산 제설제'도 친환경 제설제 가운데 하나입니다. 문제는 비용입니다.

친환경 제설제가 염화칼슘보다 2배에서 5배 정도까지 비싸다 보니 각 지자체에서는 친환경 제설제를 쓰고 싶어도 비용 문제 때문에 쉽지 않은 형편입니다.

또 일각에서는 친환경 제설제의 효과가 제대로 검증되지 않았다며, 효용성에 대해 의문을 표시하고 있습니다.

■ 다양한 제설 방안 고안 중

전문가들은 염화칼슘 사용이 장기적인 측면에서 볼 때 큰 사회적 비용을 발생시킨다고 강조합니다. 친환경 제설제의 경우 비용이 부담스럽다 보니 다양한 제설 방법이 고안되고 있습니다.

캐나다에서는 제설 차량이 제설제를 뿌리는 것이 아니라 눈을 빨아들이는 작업을 합니다. 그리고 그 눈을 트럭으로 옮겨 외진 곳에 쌓아뒀다가 기온이 올라가면 자연스럽게 녹도록 하는 방식을 쓰고 있습니다.

이렇게 하면 환경오염도 줄일 수 있고, 토양으로 흘러들어 간 깨끗한 물이 생태계에서 재순환하는 효과도 기대할 수 있습니다.

인공지능 스마트 도로도 연구되고 있습니다. 눈이 자주 내리는 지역을 파악하고 눈이 내리는 시점과 결빙 지점을 예측해 제설액을 미리 뿌려두면 눈이 내려도 바로 녹기 때문에 제설액 소모량을 줄일 수 있습니다.

염화칼슘[calcium chloride, calcium dichloride, 鹽化─]

요약 염소(Cl)와 칼슘(Ca)이 반응하여 만들어진 이온성 화합물.

상태 백색 분말 녹는점 772℃ 끓는점 1935℃ 비중 2.15

비열용량 72.89J/(mol·K) 화학식 CaCl2 분자량 111.0g/mol

용해도 74.5g/100mL (20℃)

화학식은 CaCl2이다. 복염(複鹽)으로서 타키하이드라이트 등의 광물로서 산출되며 바닷물 속에 0.15% 함유되어 있다. 무수물은 조해성이 있는 사방정계의 백색 결정으로 약간 비틀어진 루틸구조를 하고 있다. 화학식량은 111.0, 녹는점은 772℃, 끓는점은 1935℃, 비중은 2.15이다. 물에 대한 용해도, 즉 물 100g에 최대로 녹는 염화칼슘의 g수는 74.5g(20℃)으로 상당히 높은 편이며 알코올, 아세톤에도 잘 녹는다.

염화칼슘은 탄산칼슘과 묽은 염산을 반응시키면 얻을 수 있으며 화학반응식은 다음과 같다.

CaCO3(s) + 2HCl(aq) → CaCl2(s) + H2O(l) + CO2(g)

탄산칼슘에 염산을 작용시켜 생성된 용액을 증발시키면 온도에 따라 여러가지 수화물을 얻을 수 있다. 포화용액에서 -54.9~29℃에서는 CaCl2·6H2O의 육수화물이, 29~45℃에서 CaCl2·4H2O의 사수화물이,45℃ 이상에서는 CaCl2·2H2O의 이수화물이 석출된다. 175℃에서는 CaCl2·H2O의 일수화물, 약 300℃에서는 무수물인 CaCl2가 생긴다.

이수화물 및 무수물은 조해성이 강하여 수분을 잘 흡수하므로 장마철 건조제로 많이 이용되고 있다. 자신의 무게의 무려 14배 이상의 물을 흡수할 수 있다고 한다. 그러나 암모니아(NH3)와 알코올(에탄올 : C2H5OH)과 각각 결합하여 CaCl2 ·8NH3, CaCl2 ·4C2H5OH 등의 분자화합물을 만들기 때문에 이 물질들의 건조에는 사용할 수 없다. 육수화물(CaCl2·6H2O)을 얼음과 1.44 대 1의 비율로 섞어서 만든 냉각제(한제)는 －54.9℃까지 온도를 낮출 수 있다. 겨울철에 눈 위에 염화칼슘을 뿌리면 그 주변의 습기를 흡수하여 녹게 되는데 녹으면서 내놓는 열이 주변의 눈을 다시 녹인다. 염화칼슘으로 녹은 물은 영하 54.9℃가 되어야 다시 얼 수 있기 때문에 눈으로 빙판이 된 길을 녹이고 또한 다시 얼어붙지 않게 만드는 제설제로 아주 유용하다. 의약품으로서도 링거액 등으로 알려진 바와 같이, 이것은 칼슘제 중에서 가장 흡수가 빠르고, 직접 복용하면 위를 해치므로, 주로 주사제로 사용된다.