염소(Cl)의 적용 : 염소 기체, 염화칼슘, 폴리염화비닐

염소 화합물인 PVC의 재활용 표시

 

 

 

  지금 소개할 원소는 영국의 저명한 화학자인 험프리 데이비가 염소의 실체를 확인하고 명명한, 황록색을 뜻하는 그리스어인 '클로로스'에서 유래한 염소(Cl)입니다. 원소 자체에 대한 특별한 설명 없이 염소 화합물의 쓰임새에 대해 살펴보겠습니다.

 

수돗물 소독의 핵심 염소 기체(Cl2)

 강력한 소독제인 염소 기체는 한 세기가 넘는 기간 동안 물 처리의 핵심 요소였습니다. 박테리아, 바이러스 및 기생충을 포함한 다양한 미생물을 물리칠 수 있기 때문입니다. 염소 기체는 물에 들어가면 화학 반응을 일으켜 차아염소산과 차아염소산 이온을 생성하는데, 이는 해로운 병원체를 목표로 하고 중화시키는 강력한 산화제입니다. 이러한 염소화 공정을 거친 물 소독을 통해 우리는 수돗물을 깨끗하고 미생물학적으로 안전하게 섭취할 수 있습니다. 염소 기체로 소독을 최적화 하기 위해서는 농도를 섬세사게 조절하는 법이 필요합니다. 수질을 해치지 않고 충분한 소독이 이루어지도록 수처리장에서는 염소 기체의 양을 세심하게 조절합니다. 이 염소화 공정에서는 수온, pH, 유기물 존재 여부 등을 고려하여 다양한 단계에서 염소 기체를 물에 정확히 집어넣는 것이 중요합니다. 이렇게 하여 병원균을 제거하는 동시에 소독 부산물의 생성을 최소화하여 효율과 안전 사이의 중요한 균형을 유지합니다. 이렇게 염소 기체가 효과적으로 물을 소독하는 반면, 물 속의 유기 화합물과의 상호 작용하여 트리할로메탄 및 할로아세트산과 같은 소독 부산물(DBP)을 형성합니다. 이러한 부산물은 잠재적으로 건강에 좋지 않은 영향을 줄 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 수처리 공장에서는 엄격하게 모니터링 하여 문제 발생 시 적절한 조치를 취하고 있습니다. 그리고 염소 노출량의 축소를 위해 클로라민과 같은 대체 소독제를 적용하여 DBP의 생성을 낮추려는 노력을 하고 있습니다.

 

제설의 왕 염화칼슘(CaCl2)

 눈이 많이 쌓이거나 기온이 내려가 땅이 얼면 도로 유관 부서에서는 염화칼슘을 신속하게 준비해서 미리 뿌려둡니다. 그 핵심에는 물의 어는점을 낮추는 작용이 있습니다. 이 현상은 용액의 응집성에 뿌리를 두고 있습니다. 염화칼슘은 얼음이나 눈에 뿌리면 녹아서 용액이 됩니다. 염화칼슘 분자의 존재는 물 분자의 규칙적인 배열을 방해하여 얼음의 단단한 구조를 형성하지 못하게 합니다. 그 결과 용액의 어는점이 순수한 물보다 낮아져 영하의 온도에서도 얼음이 녹게 됩니다. 그리고 염화칼슘은 어는점을 낮추는 데서 그치지 않고 발열 반응을 진행합니다. 염화칼슘은 얼음이나 눈에 닿으면 열을 방출하는 용해 과정을 거치는데 이 열은 결과적으로 주변의 얼음이 녹는 것을 촉진합니다. 발열 반응은 제설작업을 빠르게 할 뿐만 아니라, 바로 근처의 온도를 더 높게 유지하여 물이 다시 얼음이 되는 것을 방지합니다. 염화칼슘의 또 다른 주요 특성은 습기에 강한 친화력을 갖는 흡습성입니다. 눈이나 얼음이 있는 곳에서 염화칼슘은 주변으로부터 수분을 끌어와 염수 용액으로 만들어, 해빙이 되도록 만듭니다. 또한 염화칼슘은 전통적인 제설염인 염화나트륨에 비해 콘크리트와 식물에 해로운 영향을 덜 끼칩니다. 이렇게 효율적인 제설 능력과 함께 환경 친화적인 특성으로 인해 겨울 도로 유지 관리에서는 염화칼슘이 주로 선호 됩니다.

 

폴리염화비닐(PVC)

 보통 PVC로 부르는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)은 다양한 산업 분야에서 응용되고 있습니다. 우선, 건축 산업에서 크게 사랑 받고 있습니다. PVC의 뛰어난 내구성, 부식에 대한 저항성 및 낮은 유지 관리 비용은 일련의 건축 자재에 대한 최고의 선택지입니다. PVC 배관은 긴 수명과 내화학성으로 유명하며 전 세계적인 배관 시스템의 중추입니다. 게다가, 에너지 효율이 중요한 사이드, 지붕 재료 및 창틀까지 확장되고 있습니다. 건축 자재에 PVC를 사용하는 것은 현대의 지속 가능한 건설 기준을 충족시키면서 장시간의 신뢰성을 보장하는구조물을 만드는 데 필수적입니다. 그리고 우수한 절연 특성 덕분에 PVC는 전기 및 전자 산업의 조력자로 자리매김 하였습니다. PVC 절연으로 코팅된 전선과 케이블은 안전하고 신뢰도 높은 전력 전송 수단이 됩니다. 그리고 전선을 넘어 PVC는 전기 도관, 커넥터 및 절연 재료의 제조에도 적용됩니다. PVC의 유연성을 이용하여 케이블의 이음새 없는 제작이 가능하며, 복잡한 디자인도 문제없이 생산할 수 있게 합니다. 의료 분야에서는 의료 기기와 장비 제조 분야에서 PVC에게 상당한 도움을 받습니다. 의료용 혈액 주머니와 정맥내(IV) 튜브 등 다양한 의료용 튜브는 생체 적합성과 유연성 때문에 일반적으로 PVC로 만들어집니다. 게다가, 살균 과정을 견디는 PVC의 능력은 의료 포장 및 일회용품 생산에서 빛을 발합니다. 추가로, PVC의 다용도성은 소비재와 포장의 영역으로 확장됩니다. 장난감부터 수포성 포장 및 부착 필름에 이르기까지 PVC는 유연성, 투명성 및 비용 효율성을 따져 보았을 때 선택할 수 있는 좋은 소재입니다. PVC의 가벼운 특성은 운송 비용과 환경 영향을 줄이며 포장에 이상적이기까지 합니다. 소비재에 PVC를 사용하면 제품의 안전성과 수명을 향상시킬 수 있으며, 이로부터 일상 생활의 다양한 요구를 충족시키는 PVC의 다재다능함을 엿볼 수 있습니다.