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얼음이 미끄러운 이유는?
ㆍ작성자: 투모로	ㆍ작성일: 2009-11-20 12:06	ㆍ조회: 2349
ㆍ분류: 물리학	ㆍ추천: 0	http://paulus.woobi.co.kr
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얼음이 미끄러운 이유는, 얼음의 표면이 물로 덮여있기 때문이다.

우선 스케이팅의 존재 근거에 대한 질문을 해보자. 얼음은 미끄럽다.
만약 미끄럽지 않았다면 스케이팅이라는 운동 자체가 없었을 것이다. 그런데 왜 미끄러울까? 마루에 물이 있으면 미끄럽듯이 아마 얼음 표면에도 물이 있기 때문일 것이다. 하지만 왜 얼음 표면에 물이 있는 것일까? 영하 10도가 넘는 추운 날씨에도 여전히 얼음 표면은 미끄럽다. 이에 대한 설명은 대략 세 가지 정도가 있다.

가장 널리 알려진 설명은 사람 몸무게가 날카로운 스케이트 날에 집중되어 얼음에 강한 압력을 가하기 때문이라는 것이다. 얼음은 물보다 부피가 크기 때문에 압력이 커지면 부피를 줄이기 위해 물로 변한다는 사실에서 착안한 설명이다. 하지만 실제 사람 몸무게 등을 넣어 구체적인 계산을 해보면 압력에 의한 효과는 그리 크지 않다. 따라서 옳은 설명이라고 할 수는 없다.

다른 한 가지 설명은 얼음을 지칠 때 스케이트 날과 얼음 사이의 마찰에 의해 열에너지가 발생하여 얼음 표면이 순간적으로 물로 바뀐다는 것이다. 이것은 여러 실험과 구체적 계산을 통해 어느 정도 근거가 있는 설명으로 인정받고 있다. 하지만 이것 역시 완벽한 설명은 아니다. 빠른 속도로 움직이는 경우에는 적지 않은 마찰이 발생하지만 그냥 서 있으면 날과 얼음 사이에 마찰이 발생할 리 없기 때문이다.
얼음은 그냥 보통 신발을 신고 서있기만 해도 미끄럽지 않은가.

마지막 설명은 본래 얼음 표면이 얇게 물로 덮여있기 때문이라는 것이다. 이렇게 되는 근본적인 이유는 얼음 표면의 물 분자들이 얼음 내부의 물 분자와 다른 상황에 놓여 있기 때문이다. 얼음 내부에서는 물 분자들이 각 방향으로 서로 연결되어 있지만 표면의 물 분자는 위쪽으로는 다른 분자와 연결되지 않은 채로 남아 있다. 그래서 영하의 온도에서도 얼음이 되지 못하고 액체 상태를 유지하게 된다.
이 설명은 1850년대에 패러데이(Michael Faraday, 1791~1867)가 맨 처음 제안했다가 오랫동안 주목을 받지 못했으나, 최근에 정밀한 실험과 이론 계산 등을 통해 옳은 것으로 드러나고 있으며 지금도 매우 활발히 연구되고 있다.
얼음이 미끄럽다는 단순한 사실이 이제야 비로소 과학적으로 올바른 설명이 가능해지고 있으니 젊은 과학도들은 아직 할 일이 남아있다는 것에 안도의 한숨을 내쉬어도 좋을 듯하다.