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물과 얼음

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우리가 알고 있는 물의 끓는점은 100℃고, 어는점은 0℃도다. 하지만 최근 영하 150℃에서도 액체 상태로 존재할 수 있다는 사실이 확인됐다.

김채운 울산과기대(UNIST) 물리학과 교수팀은 자체적으로 개발한 고압력 냉각 기술로 영하 150℃에서 액체 상태로 존재하는 물을 발견했다. 이것은 미국 ‘국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 9월호에 실렸다.

물은 화학적으로는 간단한 분자로 이루어져있지만, 물리적으로는 매우 복잡하다. 물이 어는점 이하에서 ‘과냉각’ 상태가 되면, 물리적 특징이 달라진다. 이것은 물의 내부 구조가 고밀도와 저밀도로의 변화를 반복하면서 생긴 결과라고 보고 있다.

연구팀은 미세 플라스틱 관에 물을 넣고, 2,000기압 상태에서 영하 190℃까지 냉각시켰다. 이 플라스틱 관을 구부려 균열을 만들었고, 1기압으로 조정하면서 관의 온도를 높였다. 그 결과 영하 150℃ 지점에서 얼음이 녹아 물이 생기는 것을 발견했다.

또한 X선 회절 실험에서 고밀도의 얼음이 저밀도로 변하는 것을 관찰했다. 김 교수는 이번 연구를 통해 물의 물리적인 정교한 특징을 실험으로 증명했다며, 다양한 물리장치 개발이나 화학, 생명공학 등에도 파급효과가 있을 것이라고 말했다.