얼음덩어리의 내부가 하얀 이유

얼음은 투명한 이미지이다. 이 때문에 살얼음이 언 강 위를 바라보면 강 속 생명체들이 움직이는 것을 관찰할 수 있다. 그런데 간혹 뿌옇게 보이는 얼음이 있다. 투명한 물이 얼어서 생기는 것이 얼음인데 어디서 이런 뿌연 흰색이 생기는 것일까?

이것에 대한 해답을 얻기 위해서는 먼저 용해도에 영향을 주는 원인을 알아야 한다. 용해도에 영향을 끼치는 요인으로는 크게 구조, 압력, 온도가 있다.

극성화합물은 극성 용매에 잘 녹고, 비극성화합물은 비극성 용매에 잘 녹는다. 이것을 설명하는 것이 구조적 영향이다. 용액 속에 녹을 수 있는 기체의 양을 식으로 표현한 헨리의 법칙(C=kP)은 압력이 용해도에 미치는 영향을 나타낸다. 마지막으로 온도적 영향은 고체가 높은 온도에서 더 빨리 녹으며, 녹는 용질의 양은 온도에 따라 증가 또는 감소한다는 원리이다. 다만, 모든 경우에서 이러하지는 않으며 황산나트륨이나 황산세륨과 같은 예외도 존재한다.

[이미지 촬영=대한민국청소년기자단 김다혜 대학생기자]

얼음이 뿌연 이유에는 온도적 영향을 들 수 있다. 물의 온도가 내려가면 용해도 또한 감소하게 된다. 공기와의 접촉면에서 첫 번째의 얼음층이 형성되고 녹아 있던 기체와 무기질은 용액의 안쪽으로 농축된다. 이 과정에서 가운데로 모여든 기체와 무기질이 빛을 굴절시켜 뿌옇게 보이는 것이다.

이 원리를 통해 끓는 물을 바로 얼리면 투명한 얼음이 만들어지는 이유도 설명할 수 있다. 물을 끓이면 불필요한 공기와 불순물이 제거되기 때문에 가운데로 농축되는 물질이 줄어들어 투명한 얼음이 생기는 것이다.

일상에서 흔히 볼 수 있는 얼음에도 이러한 과학적 원리가 숨겨져 있다. 과학은 참으로 우리의 일상과 함께하는 것 같다. 

[대한민국청소년기자단 IT·과학부=5기 대학생기자 김다혜]