KPI뉴스 - 영하 45도 물의 비밀, 30년 논쟁에 마침표 찍다

  • 맑음보은11.5℃
  • 구름많음서귀포18.5℃
  • 맑음장흥11.8℃
  • 구름많음대구19.2℃
  • 맑음파주11.1℃
  • 흐림창원19.7℃
  • 맑음청주11.6℃
  • 구름많음제주13.3℃
  • 구름많음북부산20.5℃
  • 맑음홍천12.9℃
  • 구름많음산청13.9℃
  • 맑음세종9.8℃
  • 구름많음순천11.8℃
  • 구름많음김해시20.1℃
  • 맑음인제13.1℃
  • 흐림봉화15.4℃
  • 맑음강화11.3℃
  • 흐림울릉도16.9℃
  • 맑음속초17.0℃
  • 맑음서청주10.3℃
  • 맑음군산8.3℃
  • 맑음정선군12.7℃
  • 맑음보성군12.6℃
  • 구름많음광양시16.4℃
  • 황사백령도8.2℃
  • 구름많음고산11.8℃
  • 맑음목포9.7℃
  • 구름많음양산시20.6℃
  • 맑음금산10.0℃
  • 맑음춘천13.0℃
  • 구름많음합천17.5℃
  • 맑음정읍8.7℃
  • 맑음동해18.9℃
  • 맑음서산8.5℃
  • 맑음천안9.6℃
  • 맑음원주10.8℃
  • 맑음북강릉16.8℃
  • 맑음순창군10.4℃
  • 맑음함양군12.7℃
  • 구름많음여수17.3℃
  • 구름많음의령군18.6℃
  • 맑음구미15.8℃
  • 맑음이천10.5℃
  • 맑음강진군12.1℃
  • 구름많음성산14.6℃
  • 맑음강릉17.4℃
  • 구름많음진주18.1℃
  • 맑음광주11.2℃
  • 구름많음남해18.1℃
  • 구름많음울진19.5℃
  • 맑음임실8.7℃
  • 맑음진도군10.3℃
  • 맑음영월12.2℃
  • 흐림의성17.0℃
  • 구름많음울산19.6℃
  • 맑음상주13.8℃
  • 맑음양평12.5℃
  • 맑음전주8.6℃
  • 흐림부산18.6℃
  • 흐림포항20.2℃
  • 구름많음영덕18.8℃
  • 흐림밀양20.4℃
  • 맑음남원10.8℃
  • 흐림경주시18.5℃
  • 구름많음태백12.4℃
  • 구름많음완도11.7℃
  • 흐림영천17.7℃
  • 맑음고창군9.3℃
  • 구름많음청송군16.4℃
  • 구름많음고흥14.1℃
  • 맑음북춘천12.7℃
  • 황사홍성9.2℃
  • 맑음장수9.6℃
  • 맑음대전11.3℃
  • 맑음추풍령11.6℃
  • 구름많음통영19.1℃
  • 맑음수원9.5℃
  • 흐림북창원20.2℃
  • 흐림안동16.0℃
  • 맑음해남10.7℃
  • 맑음고창8.4℃
  • 황사서울12.6℃
  • 맑음거창14.5℃
  • 맑음동두천11.6℃
  • 맑음철원12.2℃
  • 맑음충주10.3℃
  • 맑음대관령9.1℃
  • 맑음부안8.4℃
  • 맑음제천10.1℃
  • 맑음흑산도8.8℃
  • 맑음부여9.7℃
  • 맑음영광군8.5℃
  • 맑음영주12.7℃
  • 황사인천10.9℃
  • 구름많음거제19.2℃
  • 맑음문경12.7℃
  • 맑음보령7.8℃

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]