제빙

3. 제빙 화학 물질

제빙 화학 물질은 어는점 내림 현상을 이용하거나, 발열 반응을 통해 얼음을 녹이는 역할을 한다. 제빙에는 다양한 종류의 제빙제가 사용된다.

모든 화학 제빙제는 특정 온도 이상에서 물 분자가 결합하는 것을 화학적으로 방지한다. 이 온도는 순수한 물의 어는점(0 °C) 미만이다. 때로는 용해 반응(발열반응)이 일어나 더욱 강력한 제빙력을 발휘하기도 한다.

다음은 몇 가지 주요 제빙제와 그 화학식을 나타낸 것이다.

3. 1. 염류

• 염화 나트륨 (NaCl 또는 소금) - 가장 일반적인 제빙제.^[1]
• 염화 마그네슘 (MgCl₂) - 적용 온도를 낮추기 위해 염화 나트륨에 더해지는 경우도 있다.
• 염화 칼슘 (CaCl₂) - 적용 온도를 낮추기 위해 염화 나트륨에 더해지는 경우도 있다.
• 염화 칼륨 (KCl)

3. 2. 유기 화합물

• Calcium magnesium acetate^영어 (칼슘 마그네슘 아세테이트)
• 아세트산 칼륨
• 포름산 칼륨
• 포름산 나트륨
• 포름산 칼슘
• 요소 - 일반적인 질소 비료이기도 하다.
• 농업 부산물 - 염화 나트륨에 대한 첨가제로 사용된다.

3. 3. 알코올 및 글리콜

4. 환경에 미치는 영향 및 완화

염화 나트륨(암염)이나 염화 칼슘과 같은 제빙 염은 자연수로 침출되어 염분 농도를 크게 높인다.^[1] 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜은 지표수에서 분해되면서 높은 수준의 생화학적 산소 요구량(BOD)을 발생시킨다. 이 과정은 수생 생물의 생존에 필요한 산소를 소비하여 수생 생물에게 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 미생물 집단이 프로필렌 글리콜을 분해할 때 물기둥에 있는 다량의 용존 산소(DO)가 소비된다.^[35]

도로 제빙에는 전통적으로 제설차나 덤프트럭을 통해 소금을 살포하는 방식이 사용되었으며, 종종 모래나 자갈과 혼합되기도 했다. 염화 나트륨은 저렴하고 구하기 쉬워 널리 사용되었지만, -18°C 이하에서는 효과가 없고 차량 부식의 원인이 된다. 또한, 염화 나트륨은 농도에 따라 일부 식물과 동물에게 유독할 수 있어, 일부 도시에서는 사용을 줄이기도 했다.^[2]

최근에는 염화 칼슘 및 염화 마그네슘과 같은 다른 염을 사용한 제설제가 사용되는데, 이들은 물의 어는점을 더 낮출 뿐만 아니라 발열 반응을 일으켜 제빙 효과를 높인다. 그러나 과도한 사용은 주의해야 한다.

사탕무 정제나 에탄올 생산 과정에서 발생하는 부산물로 만들어지는 유기 화합물도 제빙제로 활용된다.^[3][4] 목재 재나 칼슘 마그네슘 아세테이트와 같은 유기 화합물도 사용되며,^[5] 일반 암염에 유기 화합물과 염화 마그네슘을 혼합하면 -34°C의 낮은 온도에서도 효과적인 제빙제를 만들 수 있다.^[6]

태양열 도로 시스템은 도로 표면을 물의 어는점 이상으로 유지하여 제빙하는 방식이다. 도로에 내장된 파이프를 통해 여름철에 태양 에너지를 모아 저장하고, 겨울철에 이 열을 도로에 방출하여 표면 온도를 0°C 이상으로 유지한다.^[7] 이는 화학 오염 물질 사용을 줄이는 친환경적인 방법이다.

2012년에는 물을 밀어내는 초발수성 표면이 얼음 축적을 방지하는 빙결 방지 효과를 낼 수 있다는 제안이 있었지만,^[8] 아직 개발 단계에 있다.^[9]

제빙제 사용은 토양과 수질 오염을 유발할 수 있다. 특히 염화물 계열 제빙제는 토양 내 이온 농도를 증가시켜 식물과 동물에게 독성으로 작용할 수 있으며,^[30] 유기 화합물은 생분해 과정에서 산소 결핍을 유발할 수 있다.

4. 1. 완화 방안

참조

_[1] 논문 Salinisation of Rivers: An Urgent Ecological Issue
_[2] 서적 Evaluation of selected deicers based on a review of the literature http://worldcat.org/[...] Colorado Dept. of Transportation 2001
_[3] 뉴스 Beets Part of New Recipe to Treat Icy Roads https://www.npr.org/[...] National Public Radio 2008-02-25
_[4] 뉴스 Beet juice melts ice from winter roads https://www.thestar.[...] 2012-01-21
_[5] 웹사이트 The alternatives to salt for battling ice: cheese, beets and ash http://www.theguardi[...] 2014-03-03
_[6] 웹사이트 About Magic Salt http://www.magicsalt[...] 2007
_[7] 웹사이트 Thermal Energy Storage in ThermalBanks for under runway heating http://www.icax.co.u[...] ICAX Ltd, London 2011-11-24
_[8] 논문 Why superhydrophobic surfaces are not always icephobic
_[9] 논문 From superhydrophobicity to icephobicity: forces and interaction analysis
_[10] 문서 2012 Autumn & Winter Season (Drivers' Briefing) First Capital Connect 2012-09
_[11] 보고서 Technical Development Document for the Final Effluent Limitations Guidelines and New Source Performance Standards for the Airport Deicing Category https://www.epa.gov/[...] U.S. Environmental Protection Agency (EPA) 2012-04
_[12] 웹사이트 Airport Deicing Effluent Guidelines https://www.epa.gov/[...] EPA 2021-02-10
_[13] 웹사이트 What to Look for when Buying a Dock De-Icer https://www.splashym[...]
_[14] 보고서 Environmental Impact and Benefit Assessment for the Final Effluent Limitation Guidelines and Standards for the Airport Deicing Category https://www.epa.gov/[...] EPA 2012-04
_[15] 웹사이트 Let the Bugs Do the Work http://www.progressi[...] 2011-02-21
_[16] 보고서 Technical Development Document for the Final Effluent Limitations Guidelines and New Source Performance Standards for the Airport Deicing Category https://www.epa.gov/[...] U.S. Environmental Protection Agency (EPA) 2012-04
_[17] 뉴스 Infrared De-icing Speeds Process and Reduces Cost http://www.ainonline[...] 2013-10-02
_[18] 보고서 Deicing with a Mobile Infrared System https://www.regulati[...] Transport Canada 1998-12
_[19] 웹사이트 Ice Cat Aircraft Deicing System http://www.trimacsys[...] Trimac Industries 2016-05-29
_[20] 웹사이트 Airport Deicing Effluent Guidelines https://www.epa.gov/[...] EPA 2016-05-29
_[21] 뉴스 Beets Part of New Recipe to Treat Icy Roads http://www.npr.org/t[...] National Public Radio 2008-02-25
_[22] 뉴스 Beet juice melts ice from winter roads http://www.thestar.c[...] 2012-01-21
_[23] 웹사이트 About Magic Salt http://www.magicsalt[...] 2017-12-27
_[24] 웹사이트 Thermal Energy Storage in ThermalBanks for under runway heating http://www.icax.co.u[...] ICAX Ltd, London 2011-11-24
_[25] 논문 Why superhydrophobic surfaces are not always icephobic http://pubs.acs.org/[...]
_[26] 논문 From superhydrophobicity to icephobicity: forces and interaction analysis http://www.nature.co[...]
_[27] 문서 Dead Sea product melts snow. (Dead Sea Works markets snow melting compound) http://www.highbeam.[...]
_[28] 문서 aopa.org pdf file http://www.aopa.org/[...]
_[29] 문서 De-Icer for Airplane Propeller is Made of Electric Rubber https://books.google[...] Popular Mechanics 1943-12
_[30] 문서 Accumulation of deicing salts in soils in an urban environment http://www.loe.org/i[...] 2008
_[31] 보고서 Environmental Impact and Benefit Assessment for the Final Effluent Limitation Guidelines and Standards for the Airport Deicing Category https://www.epa.gov/[...] EPA 2012-04
_[32] 웹사이트 Let the Bugs Do the Work http://www.progressi[...] 2002-09
_[33] 간행물 Alternative Aircraft and Pavement Deicers and Anti-icing Formulations with Improved Environmental Characteristics. http://onlinepubs.tr[...] 2010-04
_[34] 간행물 Issues and Testing of Non-Glycol Aircraft Ground Deicing Fluids. http://www.uqac.ca/a[...] 2011
_[35] 보고서 Environmental Impact and Benefit Assessment for the Final Effluent Limitation Guidelines and Standards for the Airport Deicing Category https://www.epa.gov/[...] EPA 2012-04
_[36] 웹인용 Let the Bugs Do the Work http://www.progressi[...] 2002-09