물이 아닌 부동액을 쓰는 이유, 그 속에 숨은 화공학 이야기
냉각수, 왜 필요한가?
자동차 엔진은 연소 과정에서 엄청난 열을 발생시킵니다. 이 열을 효과적으로 식히지 못하면 엔진이 과열되어 손상될 수 있죠. 그래서 사용되는 것이 바로 냉각수(Coolant)입니다.
단순히 물이 아니라 특수 화학물질이 섞인 용액을 쓰는데, 이것을 흔히 부동액(Antifreeze)이라고 부릅니다.
왜 물 대신 부동액을 쓸까?
- 어는점 하강: 겨울철에도 얼지 않도록 –40℃까지 낮춤
- 끓는점 상승: 고온에서도 끓지 않고 엔진 냉각 가능
- 부식 방지: 금속 부품의 산화·부식 억제
- 윤활 효과: 워터펌프 같은 부품 보호
즉, 냉각수는 단순한 물이 아니라 화공학적으로 설계된 다기능 용액입니다.
냉각수의 주요 성분
- 에틸렌 글리콜(EG): 가장 많이 쓰이는 부동액 성분, 물과 잘 섞이고 끓는점↑ 어는점↓
- 프로필렌 글리콜(PG): 독성이 낮아 친환경 냉각수로 사용
- 첨가제: 부식 방지제, 기포 억제제, 윤활 성분
즉, 냉각수는 글리콜 + 첨가제 + 물로 구성된 혼합 용액입니다.
부동액의 작동 원리 (화공학적 관점)
부동액은 용액의 특성을 이용합니다.
- 어는점 내림(Colligative Property): 글리콜이 물에 녹으면 얼음 결정 형성이 억제됨
- 끓는점 상승: 물 분자 사이 수소결합 변화 → 끓는점 상승
- 열전달: 비열은 물보다 낮지만, 첨가제로 보완
이는 열·물질전달 + 물리화학의 교차 개념입니다.
냉각수 색깔의 비밀
시중의 냉각수는 녹색, 주황색, 분홍색 등 다양한 색이 있습니다. 사실 성능 차이는 크지 않고, 첨가제 패키지에 따라 구분됩니다.
- 녹색: 전통적 Inorganic Additive Technology (IAT)
- 주황/분홍: Organic Acid Technology (OAT) → 수명 길고 친환경적
- 하이브리드(HOAT): IAT + OAT 혼합형
즉, 색깔은 단순 구분용이며, 차량 매뉴얼에 맞는 냉각수를 써야 합니다.
화공학적 제조와 환경 이슈
- 정유·석유화학: 에틸렌 → 에틸렌옥사이드 → 에틸렌 글리콜
- 첨가제 공학: 금속 부식 억제, 기포 억제 첨가제 설계
- 환경문제: 에틸렌 글리콜은 독성이 있어 누출 시 토양·수질 오염 우려
- 대안: 프로필렌 글리콜 기반 친환경 냉각수
FAQ
Q. 그냥 물을 쓰면 안 되나요?
A. 물은 비열이 높아 냉각에는 좋지만, 겨울에 얼고 여름에 끓어버리며 부식 방지 기능이 없습니다.
Q. 냉각수는 왜 색이 다 다른가요?
A. 성능보다는 첨가제 패키지 차이이며, 차량 제조사 권장 색상을 쓰는 게 안전합니다.
Q. 냉각수를 오래 안 갈면 어떻게 되나요?
A. 첨가제가 소모되어 부식·슬러지 발생, 냉각 효율 저하 → 엔진 과열 위험이 있습니다.
핵심 요약
- 자동차 냉각수 = 글리콜 + 첨가제 + 물로 구성
- 어는점 내림·끓는점 상승 원리로 사계절 엔진 보호
- 색깔은 성능보다 구분용, 차량 매뉴얼에 맞게 선택
- 화공학적으로는 정유·물리화학·열전달 개념 집약
- 친환경 프로필렌 글리콜 냉각수가 대안으로 연구 중