집 지을 때 수도관을 보온재로 감싸야 하는 이유? 이건 몰랐을 껄 ~

세상 일엔 단순하게 생각하면 간단하고 속 편한 일들이 많다. 복잡하게 생각하고 그 원인을 안들 해결방법은 단순하게 생각하는 것이나 아닌 것이나 별 차이가 없는 그런 일들 말이다. 예를 들면 집 지을 때 수도관을 보온재로 감싸야만 하는 이유 같은 것을 들 수 있겠다. 그냥 보온 안하면 얼고, 얼면 부피가 늘어나 당연히 파이프가 터지니까 보온해야 한다고 생각해도 아무 상관없이 그냥 넘어갈 일이다.

 

하지만, 그 놈의 망할 호기심이 문제이다. 사람은 호기심 때문에 죽는다는 말도 있던데 아무튼 주체 못 할 호기심은 수도관 보온에도 다른 이유가 있다는 것을 찾아냈다. 그것도 좀 복잡한... 대부분의 사람들은 들어보지도 못한 이유 말이다. 이해 못할 부분들이 좀 있어서 뒤로 미뤄두려고 했는데 생각은 나중에 하고 그냥 정리를 좀 해 본다.

 

 

일단 이 얘기를 풀어가려면 일반적인 과학상식을 좀 깨뜨려야만 한다. 사람들은 보통 물은 100도씨에서 끓고 0도씨에서 언다고 생각을 한다. 그런데 그게 아니란다. 물은 더 높은 온도에서도 안 끓을 수도 있고, 더 낮은 온도에서도 얼지 않을 수도 있다고 한다. (이건 좀 복잡한 얘기이니 관심있는 분은 장하석 교수의 "온도계의 철학"이라는 책을 참고 바람)

 

여기에서 우리가 주목할 부분은 0도보다 더 낮은 온도에서도 얼지 않는다는 부분이다. 수도관 속의 물은 영하로 몇 도 정도 더 떨어지는 상태가 되어도 얼지 않고 흐른다고 한다. 그러다가 물속에 얼음 알갱이들이 생기기 시작하면서 얼음이 얼기 시작하는데 이때 물의 온도는 더 떨어지는 것이 아니라 0도보다 낮은 상태에서 얼음이 어는 온도인 0도로 오히려 살짝 올라간다.

이 현상은 물이 고체로 변하면서 가지고 있던 열에너지를 내놓기 때문이다. 이건 거꾸로 생각해 보면 이해가 된다. 얼음을 녹이기 위해선 열을 가해야만 하는 이유이다.

 

그다음엔 파이프의 모양대로 둥근 형태의 얼음들이 생겨난다고 한다. 이 상태에서도 그 안쪽으로는 물이 계속 흐른다. 그리고 이 때는 오히려 얼음이 파이프가 터지는 것을 보호해 주는 역할을 한다. 이때는 수압은 정상이지만 나오는 물의 온도는 매우 낮은 상태이다.

 

그 단계를 지나면 흐르는 물의 안쪽에 얼음 입자들이 생겨나면서 파이프를 막기 시작한다. 파이프가 막혀서 얼음이 집 바깥쪽으로 진행이 되는 것엔 별 문제가 없다. 그쪽은 수압에 여유가 있기 때문이다. 하지만 집 안쪽으로 진행이 되면서는 집안의 수도관 내부의 압력을 높이기 시작한다. 얼음은 물보다 부피가 8%나 크기 때문에 집 안쪽의 수도관들은 얼음이 커져감에 따라 점검 커지는 내부 압력을 견뎌내야만 하는 것이다. 그러다가 어느 한계점 이상이 되면 약한 부분이 터져 버린다고 한다. 즉 얼음이 어는 부분이 터지는 것이 아니라 다른 약한 부분이 터진다는 얘기이다. 주로 내구성이 있는 파이프 자체보다는 파이프 연결부위들이 터져 나간다고 한다.

 

 

다시 처음으로 돌아가서 그럼 수도 파이프를 보온하는 이유는? 우리가 알고 있는 한 가지 요소, 외부의 차가운 온도가 수도관에 전달되는 것을 지연시키는  역할과 우리가 모르고 있던 또 한 가지의 요소, 초기에 얼 때 발생하는 열을 바깥으로 빨리 빼앗기는 것을 방지하기 위한 역할, 이 두 가지를 모두 만족시키기 위해서 보온을 하는 것이라는 설명이다.

 

겨울에 물을 쫄쫄 흐르도록 틀어 놓으면 동파가 안 되는 이유는 당연히 수도관내 수압이 떨어지기 때문이다. 수도관 속의 어딘가가 얼어서 수돗물은 안 나올지언정 터지는 일이 생기는 것은 방지하는 것이다.  

 

하나 더 겨울철에 수도계량기 유리가 먼저 깨지는 이유는 이것도 수도계량기를 먼저 터트리는 것이 집에서 수도관 터지는 것보다 훨씬 더 싸게 먹히고 고치기 쉽다는 이유도 있다고 한다.