안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
철이 공기 중의 산소와 물을 만나 붉은 녹을 형성하는 과정은 전자의 이동을 동반하는 대표적인 산화 환원 반응입니다. 전자를 잃는 산화 반응은 철 표면의 특정 지점에서 일어납니다. 철 원자가 전자를 잃고 철 이온으로 변해 수막 속으로 녹아 나오면, 이때 떨어져 나온 전자들은 철 표면을 따라 이동합니다. 이동한 전자가 표면에 맺힌 물방울 및 공기 중의 산소와 만나는 지점에서는 산소가 전자를 받아들이는 환원 반응이 일어나 수산화 이온이 생성됩니다. 수용액 속에서 만난 철 이온과 수산화 이온은 결합하여 수산화철을 형성하고, 이것이 대기 중의 산소와 추가로 반응하면서 우리가 흔히 보는 붉은색의 산화철인 녹이 완성됩니다.
바닷물이나 제설제가 녹은 물처럼 염분이 많은 환경에서는 이 부식 과정이 폭발적으로 빨라집니다. 순수한 물은 전기를 잘 통하지 않지만, 염화나트륨 같은 염이 물에 녹으면 이온 농도가 높아지면서 훌륭한 전해질 역할을 하게 됩니다. 전해질은 철 표면에서 일어나는 전자와 이온의 이동을 매우 원활하게 도와주어 산화 환원 반응의 속도를 비약적으로 상승시킵니다. 또한 염화 이온은 철 표면에 자연적으로 형성되어 부식을 막아주는 얇은 보호 피막을 파괴하는 성질이 있습니다. 이 이온들이 피막을 뚫고 들어가 철 표면을 직접 공격하고 철이 이온으로 더 쉽게 녹아 나오도록 유도하기 때문에 염분 환경에서는 녹이 훨씬 촉진됩니다.