[미디어파인 칼럼 = 이상원 기자] 얼음은 액체보다 밀도가 낮기 때문에 물에 뜬다. 그러나 새로 발견된 종류의 얼음은 물컵에 들어 있는 것과 거의 같은 밀도를 가지고 있다. 만약 여러분이 이 얼음을 즉시 녹이지 않고 컵에 담을 수 있다면, 해당 물질은 떠다니거나 가라앉지도 않을 것이다.
새로운 얼음은 비정질 얼음이라고 불리는 특별한 유형이다. 그것은 그것 안에 있는 물 분자들이 보통의 결정질 얼음에서처럼 깔끔한 패턴으로 배열되어 있지 않다는 것을 의미한다. 다른 비정질 얼음들은 이미 알려졌지만, 그들은 표준 조건에서 물의 밀도보다 낮거나 높은 밀도를 가지고 있다. 일부 과학자들은 이 새로 만들어진 비정질 얼음이 물 주위를 빙빙하는 과학적 미스터리를 푸는 데 도움이 될 것으로 기대한다.
새로운 얼음을 만들기 위해, 과학자들은 간단한 기술을 사용했다. 볼 밀링이라고 불리는 그것은 77켈빈으로 냉각된 얼음과 스테인리스 공을 흔드는 것을 포함한다. 연구원들은 호기심에 자극받았다. 그들은 이 기술이 새로운 비정질 얼음을 만들어 낼 것이라고 기대하지 않았다.
서리가 내린 물질에서 어떻게 엑스레이가 흩어지는가를 분석한 결과, 그것들이 비정질 얼음을 만들어 냈다는 것을 시사했다. 그리고 볼 밀링의 효과를 모방한 컴퓨터 시뮬레이션은 공이 가하는 힘에 반응하여 얼음층이 서로 무작위 방향으로 미끄러지면서 무질서한 구조가 만들어질 수 있다는 것을 보여주었다.
일반적인 얼음을 으깨서 만든 물질이기 때문에 액체 상태의 물과 그것의 관계는 알려지지 않았다. 액체 상태의 물을 냉각시킴으로써 그것이 직접 생산될 수 있는지는 불분명하다. 모든 비정질 얼음이 그들의 액체 상태와 이 연결을 공유하는 것은 아니다.
만약 새로운 얼음이 액체와 이런 연관성을 가지고 있다면, 그 얼음은 과학자들이 물의 특이한 점을 더 잘 이해하도록 도울 수 있을 것이다. 물은 액체에 대한 기준을 부풀리기 때문에 혼란스럽다. 예를 들어, 대부분의 액체는 냉각될 때 밀도가 4°C에 가까워질수록 밀도가 높아지지만, 더 냉각됨에 따라 밀도가 낮아진다.
많은 과학자는 물의 이상함이 과냉각 액체로서의 행동과 관련이 있다고 의심한다. 순수한 물은 영하의 온도에서도 액체로 남을 수 있다. 그러한 조건에서 액체는 고밀도 액체와 저밀도 액체의 두 가지 다른 단계로 존재할 것으로 생각된다. 그리고 이중성은 더 전형적인 조건에서 물의 행동을 설명할 수 있을 것이다. 하지만 그 생각에 대해서는 여전히 불확실하다.
만약 새로운 얼음이 물의 유리 상태라면, 과학자들은 그것이 어떻게 그 이중 액체 사진에 맞는지를 알아내야만 할 것이다. 그리고 그것은 과학자들이 연구하기 어려운 과냉각 상태에서 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 알아내는 것을 도울 수 있다.
[이상원 칼럼니스트]
고려대 산업경영공학과(재학 중)
미디어파인 대학생칼럼니스트 겸 기자