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수소 원자가 양의 전하(＋0.33 전자단위)를 갖고 산소 원자는 음의 전하(－0.66 전자단위)를 갖기 때문에 물분자는 조그마한 전기쌍극자처럼 행동한다. 전기장을 가하면 분자 쌍극자는 정렬을 하려는 경향이 있고, 분자들은 6개의 가능한 방향중 어느 하나에서 다른 특정한 방향으로 바뀌면서 반응을 한다.

이것은 방향 무질서 구조에 의해 가능해진다. 따라서 얼음은 매우 큰 유전상수 값(약 100)을 갖는다. 결정 구조 내에 존재하는 결함은 물분자의 방향이 바뀌는 방법에 영향을 끼친다. 결합결함이라 불리는 이러한 결함은 결합선상에 수소가 탈락되거나 2개의 수소가 포함됨으로써 수소결합이 깨어진 곳이다. 결합결함은 매우 적어서 0℃에서는 1,000만 개의 결합 중 약 1개 정도로 결합결함이 존재한다. 결함은 결합을 따라 다니면서 결정 내를 빠른 속도로 돌아다니며 결함이 지나간 물분자는 회전을 하게 된다. 따라서 결합결함의 운동이 분자가 재정렬하는 비율을 결정하게 된다. 50㎒가 넘는 교류 전기장 내에서는 결합결함은 전기장에 반응하여 분자를 재정렬할 시간이 없게 되어 유전상수가 감소하게 된다(약 3).

일정한 전압하에서 얼음은 일정한 전류를 흐르게 하는데 이때 전하는 양성자(수소 이온)가 결정 내를 움직여서 이동된다. 얼음의 전도율은 반도체를 제외한 대부분의 비금속성 결정보다 훨씬 높아서 양성자성 반도체라 불리기도 한다. 양성자는 결정 내에서 독립된 이온으로 존재하지 않고 물분자에 붙어서 H₃O^＋ 이온의 형태로 존재한다.

H₃O^＋ 이온은 같은 수의 OH^－ 이온과 함께 결정의 물분자 자리를 차지하여 이상적인 얼음의 구조에 2번째 종류의 결함을 형성하며 이 이온 결함은 약 10¹¹개의 물분자 자리 중 1개 꼴로 존재한다. H₃O^＋ 이온 결함은 수소결합을 이루는 3개의 양성자 중 1개를 인접한 물분자에게 떼어주어 인접한 물분자가 H₃O^＋ 이온으로 변화하게 한다. 얼음 결정 내를 이온 결함이 움직이며 이동하게 되고 이것이 얼음의 양성자에 의한 전도를 일으킨다.→ 부빙, 빙하, 영구동토