KPI뉴스 - 영하 45도 물의 비밀, 30년 논쟁에 마침표 찍다

  • 흐림진도군11.9℃
  • 흐림북창원19.8℃
  • 흐림추풍령13.6℃
  • 흐림부안10.6℃
  • 흐림완도14.6℃
  • 흐림안동18.0℃
  • 흐림광주12.4℃
  • 흐림장수12.9℃
  • 흐림고산12.9℃
  • 흐림고창10.1℃
  • 흐림구미17.9℃
  • 흐림합천20.3℃
  • 맑음철원14.4℃
  • 흐림인제14.7℃
  • 흐림상주16.5℃
  • 구름많음속초21.0℃
  • 흐림금산13.1℃
  • 흐림춘천14.8℃
  • 구름많음이천13.6℃
  • 흐림정읍10.7℃
  • 흐림서청주13.2℃
  • 흐림봉화16.9℃
  • 흐림문경16.7℃
  • 흐림고창군10.8℃
  • 구름많음홍천14.8℃
  • 구름많음거제19.7℃
  • 흐림함양군15.8℃
  • 흐림영주16.0℃
  • 흐림보은14.0℃
  • 구름많음동해21.3℃
  • 흐림장흥14.7℃
  • 흐림제천12.8℃
  • 흐림양평13.8℃
  • 흐림울릉도16.2℃
  • 흐림경주시20.5℃
  • 흐림영월14.9℃
  • 맑음서귀포21.9℃
  • 흐림의령군19.9℃
  • 흐림천안12.1℃
  • 구름많음대구21.0℃
  • 흐림임실11.1℃
  • 흐림순천15.4℃
  • 흐림영광군10.6℃
  • 맑음서산10.5℃
  • 흐림거창17.1℃
  • 맑음홍성11.6℃
  • 흐림영천19.4℃
  • 흐림양산시20.2℃
  • 흐림김해시20.6℃
  • 흐림통영19.8℃
  • 흐림원주13.1℃
  • 흐림북부산20.3℃
  • 흐림정선군14.7℃
  • 맑음인천12.4℃
  • 흐림순창군12.5℃
  • 흐림밀양21.6℃
  • 구름많음군산10.5℃
  • 구름많음대관령11.5℃
  • 구름많음성산18.5℃
  • 흐림울산19.9℃
  • 구름많음울진22.2℃
  • 맑음수원12.0℃
  • 흐림대전13.4℃
  • 구름많음여수19.6℃
  • 흐림목포11.0℃
  • 맑음강화14.0℃
  • 흐림영덕21.6℃
  • 흐림남원13.3℃
  • 맑음보령10.4℃
  • 맑음파주14.6℃
  • 맑음동두천14.8℃
  • 흐림태백14.4℃
  • 흐림충주13.1℃
  • 구름많음고흥18.0℃
  • 구름많음북강릉20.0℃
  • 흐림부산19.2℃
  • 흐림의성18.9℃
  • 맑음서울14.3℃
  • 흐림광양시19.1℃
  • 흐림강진군14.1℃
  • 흐림청송군18.5℃
  • 구름많음북춘천14.3℃
  • 흐림보성군16.9℃
  • 흐림창원21.2℃
  • 구름많음강릉20.2℃
  • 황사백령도9.9℃
  • 흐림포항20.6℃
  • 흐림흑산도10.8℃
  • 흐림청주14.3℃
  • 흐림진주20.3℃
  • 흐림해남12.0℃
  • 흐림부여12.9℃
  • 흐림세종12.0℃
  • 흐림전주10.0℃
  • 흐림제주13.9℃
  • 흐림산청16.9℃
  • 흐림남해20.2℃

영하 45도 물의 비밀, 30년 논쟁에 마침표 찍다

장영태 기자
기사승인 : 2026-01-07 09:35:13
포스텍·스톡홀름대 연구팀, 영하 45도 물의 '끈적임 변화' 첫 실험 관측
극저온 냉각 기술 등 다양한 분야에서 중요한 기초 자료 활용 기대

영하 45도에서도 얼지 않은 물은 과연 어떻게 움직일까. 오랫동안 이론으로만 제기되어 온 물의 움직임 변화가 포스텍 연구진에 의해 처음 확인됐다.

 

▲ 포스텍 화학과 김경환 교수. [포스텍 제공]

 

포스텍은 화학과 김경환 교수, 통합과정 신명식 씨 연구팀이 스웨덴 스톡홀름대 물리학과 앤더스 닐슨 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 영하 45도에서 얼지 않은 물에서 온도에 따른 끈적임의 경향성이 달라진다는 사실을 최초로 관측했다. 

 

이번 성과는 물리학 분야 저명 국제 학술지인 '네이처 피직스' 온라인판에 게재됐다. 

 

물은 일상생활은 물론 생명과 환경, 산업 전반에 깊이 관여하는 핵심 물질이지만 물이 왜 여러 특이한 성질을 보이는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 물의 '끈적임', 즉 점도 역시 대표적인 미해결 문제 중 하나였다.

 

일반적으로 액체는 온도가 낮아질수록 더 끈적해진다. 그렇다면 물이 영하 45도까지 얼지 않은 채로 냉각되면 얼마나 더 끈적이게 될까. 과학자들의 초기 연구에서는 물은 영하 45도에서 무한히 끈적이게 되어 그 움직임이 완전히 멈출 것으로 예측되었다.

 

그러나 이는 물의 다른 중요한 성질들과는 맞지 않는 결과였으며 때문에 약 30년 전부터 물의 끈적임이 특정 온도에서 변할 것이란 가설이 제기되었다.

 

그러나 이를 검증하는 것은 쉽지 않았다. 물은 영하 수십 도에 이르면 순식간에 얼어붙어 얼기 직전 움직임을 관찰하기가 매우 어렵기 때문이다.

 

연구팀은 진공 환경에서 물이 빠르게 증발하며 급격히 열을 빼앗는 현상을 이용해 아주 짧은 시간 동안만 존재하는 '얼지 않은 영하 45도의 물'을 만들어 냈다.

 

그리고, 태양보다 수십억 배 밝은 빛을 내며 분자 움직임을 10조분의 1초 단위로 포착할 수 있는 X선 자유 전자 레이저를 활용해 극저온 상태의 물 분자들의 움직임을 직접 추적하는 데 성공했다.

 

그 결과, 물은 영하 40도 부근에서 끈적임 방식이 달라졌다. 물이 영하 45도에서 무한히 끈적해지며 멈추는 것이 아니라 다른 방식으로 움직임을 유지한다는 사실이 처음으로 확인된 것이다. 이는 이론으로만 존재하던 '전이점'이 실험 데이터로 입증된 성과이다.

 

이번 연구는 물이 왜 비정상적인 성질을 보이는지에 대한 이해를 한 단계 끌어 올렸다는 점에서 의미가 크다. 극저온 냉각 기술, 항공우주·극지 연구, 생체 조직 보존 등 다양한 분야에서도 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

 

김경환 교수는 "지금껏 실험적으로 불가능하다고 여겨졌던 영역에서 직접적인 증거를 확보했다는 점에서 의미가 크다"라며 "이번 연구가 남아있는 물에 관한 여러 중요한 미스터리를 풀어가는 열쇠가 될 것"이라고 밝혔다. 

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]