과학탐구 보고서: 제설제에 대한 조사 및 개선방향

제설제에 대한 조사 및 개선방향

 

1. 제설제란 무엇일까?

제설제는 눈의 어는점을 낮춰 얼지 않고 녹도록 하는 것입니다. 이에는 염화칼슘이나 염화나트륨(소금)이 주로 쓰입니다.

 

2. 좋은 제설제의 기준은?

제설제의 역할과 연관 지어 생각해본 결과, 좋은 제설제에 대한 기분을 다음과 같이 설정하였습니다.

-눈을 빨리 잘 녹이는 효과 (효율성) : 가장 중요한 제설 효과와 제설 시간이 뛰어나야 합니다.

-환경에 미치는 영향 (친환경성) : 도로와 차를 부식시키지 않고 인체와 자연에 무해하여야 합니다.

-상용화 가능한 비용 (경제성) : 대량생산이 가능하여야 하고, 가격이 합리적이어야 합니다.

 

3. 염화칼슘 제설제

염화칼슘 제설제는 우리나라가 현재 사용하고 있는 제설제입니다. 염화칼슘은 염소와 칼슘의 화합물이며, 과탄산 소다의 폐기물이기 때문에 가격이 저렴한 편입니다. 또한 주위의 물을 흡수하는 성질(조해성)이 염화칼슘 1g당 물 14g을 흡수할 만큼 다른 물질에 비해 뛰어나다고 합니다.

염화칼슘의 장점은 위에서와 같이 조해성이 커 성능이 우수하다는 것과, 대량생산이 가능하고 가격도 저렴해 경제적입니다. 하지만, 환경적인 면에서 보면 도로와 차를 부식시키고, 동식물의 건강을 위협하며, 토양 대기 수질 등 각종 환경오염을 유발할 수 있습니다. 그래서 우리는 염화칼슘 제설제의 큰 장점들에도 불구하고 새로운 친환경적 대체재를 찾고 있는 것입니다.

 

4. 다른 국가들의 제설방법

일부 국가들은 염화칼슘의 환경적 피해때문에 이용을 금지하였고, 이를 대신할 수 있는 제설제와 제설방안을 사용하고 있습니다. 

먼저 눈이 매우 많이 오는 러시아는 눈이 너무 많이 내려 녹이는 것이 소용이 없다고 합니다. 그래서 제설차량을 이용해 눈을 한 곳에 모아 두고 자연적으로 녹게 내버려 둡니다. 미국은 주가 워낙 많아 법이 다 다르지만, 일부 지역은 설탕을 추출하고 남은 설탕 무 시럽으로 눈을 녹입니다. 일본은 도로 열선을 통해 도로의 눈을 효과적으로 녹인다고 합니다. 이 외에 캐나다와 미국의 뉴욕, 시카고 등은 에코 트렉션이라는 제설제를 사용하고 있습니다.

우리나라도 단기적인 효과와 비용만을 고려하지 말고, 다른 국가들처럼 장기적인 기대효과나 환경 친화적인 방안을 고안해내어야 합니다.

 

5. 염화칼슘을 대신할 제설제에 대한 조사

1) 에코트렉션

에코 트렉션은 이름에서 알 수 있듯이 100% 친환경적입니다. 캐나다 화산석 천연 광물질인 제올라이트에서 주원료를 추출하였고, 현재 천연 제올라이트의 세계의 연간 생산량은 약 3백만 톤이라고 합니다.

에코 트렉션의 효과에 대해 말하자면, 빙판 위인데도 사표 효과를 내어 평소처럼 걸을 수 있게 하는 미끄럼 방지 효과가 크며, 태양열과 마찰열 등을 흡수하여 눈을 녹이는 제설효과도 뛰어난 편입니다. 더 나아가, 토양에 원활한 산소를 공급해주고, 암과 관련 있는 독성분과 농약을 없애주며, 냄새도 제거해준다고 합니다. 

경제적인 면에서는 초반 구입비용이 높아 비싸 보일 수도 있지만, 같은 양으로 사용할 수 있는 범위는 염화칼슘과 9배나 차이가 난다고 하니 가격도 나름 경제적이라고 합니다.

이 표는 다른 제설제와 에코트렉션의 가격과 효과면적을 비교한 표 입니다. 여기서 Ice Melter는 염화 칼슘, 염화 나트륨, 염화 마그네슘 등의 수용액을 뜻합니다.

2) 인공지능 도로와 음식물쓰레기 제설제

인공지능 도로는 폭설이 내릴 지역을 예측한 뒤 분사장치를 사용해 결빙을 예방하는 것입니다. 도로기상 정보체계(RWIS)를 구축하여 관련 정보를 토대로 눈이 자주 내리는 지역을 파악한 후, 기상 관측장비와 결빙 감지센서를 통해 눈이 내리는 시점과 결빙이 생기는 지점을 예측합니다. 다시 온도와 습도, 노면 상태를 분석한 뒤 분사장치를 이용해 제설제를 도로에 미리 뿌려두는 식으로 진행됩니다.

여기서 포인트는 뿌려지는 제설제는 일반 염화칼슘 제설제가 아닌 좀 더 친환경적인 제설제를 사용하는 것입니다. 미생물을 이용해 음식물 쓰레기를 분해하고, 정밀 여과막을 이용해 유기산을 농축하면 친환경 제설제가 만들어집니다. 이 음식물 쓰레기 제설제는 기본 원료인 음식물 쓰레기를 구하는 것은 저렴하나, 초기 생산 설비를 구축하는데 투자비용이 상당히 큽니다. 하지만 우리나라에서 발생되는 음식물 쓰레기 처리 비용이 1조 140억 원이라는 점을 감안하면, 충분히 투자할만한 가치가 있을 것 같습니다.

인공지능 도로는 제설이 필요한 곳을 우선적으로 제설할 수 있다는 점에서 제설효과도 크다고 보이며, 음식물 쓰레기 제설제도 효과가 나름 우수하고, 무엇보다도 음식물 쓰레기를 효과적으로 재활용할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

6. 결론

국가가 발전할수록 경제발전에만 몰두하지 않고 주변 환경을 보존하며 발전할 수 있는 방향을 선택하게 됩니다. 우리나라는 아직 그의 효과와 경제성만을 보고 염화칼슘 제설제를 사용하고 있지만, 언젠가는 이 문제가 대두되어 제설제의 대체제를 찾을 것입니다. 대체제는 염화칼슘에 근접한 효과와 경제성, 그리고 이에 덧붙여 친환경적이어야 하는데, 이는 단기간에 찾아질 수 없으니 꾸준한 연구가 필요할 것입니다. 다른 나라의 사례들을 참고하며 응용하고, 크게는 과학이라는 학문을 발전시키다 보면 우리나라도 우리나라에 맞는 친환경적인 제설제를 찾을 수 있을 거라 생각합니다.

 

 

이 보고서는 제가 중학생 때 조사한 내용을 토대로 작성되었습니다.