안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
겨울철 자동차 냉각수가 영하의 날씨에 얼지 않는 이유는 화학의 총괄성 개념 중 어는점 내림 현상으로 설명할 수 있습니다. 총괄성이란 용액에 녹아 있는 물질의 종류와는 관계없이, 오직 녹아 있는 용질 입자의 수나 농도에 의해서만 그 성질이 결정되는 물리적 특성을 의미합니다.
순수한 물은 영하로 내려가면 물 분자들이 서로 결합하여 규칙적인 얼음 결정을 형성하며 고체로 변합니다. 하지만 물에 부동액을 섞으면 부동액 분자들이 물 분자들 사이사이에 끼어들게 됩니다. 이로 인해 물 분자들이 서로 만나서 결정을 이루는 과정이 물리적으로 방해를 받습니다. 결국 영하의 온도에서도 물이 쉽게 얼지 못하게 되며, 강제로 결정을 만들려면 온도를 훨씬 더 낮추어야 합니다.
여기에 사용되는 대표적인 성분인 에틸렌글리콜은 그 자체만 보면 어는점이 영하 13도 정도에 불과합니다. 그러나 물과 혼합하여 용액을 만들면 총괄성에 의한 어는점 내림 효과가 극대화되면서, 혼합 비율에 따라 어는점이 영하 30도에서 50도 이하까지 획기적으로 낮아집니다. 또한 이 총괄성은 어는점을 낮출 뿐만 아니라 끓는점도 함께 높여주기 때문에, 겨울철 동파 방지 기능과 더불어 여름철에 냉각수가 끓어 넘치는 현상까지 동시에 막아주는 역할을 합니다.