[달콤한 사이언스] 빙판이 미끄러운 이유 “뻔한거 아냐?”, 하지만 알고보니…
유용하 기자
입력 2019 11 08 15:34
수정 2019 11 08 15:34
얼음 위 액체막, 나노미터급 두께에 물과 다른 점성 강한 액체 형성 규명
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대표적인 동계스포츠인 스키, 스케이트를 즐길 수 있는 이유가 물리학자들에 의해 명확히 밝혀졌다.
픽사베이 제공
눈과 얼음을 미끄러져 나갈 수 있는 것은 압력과 마찰력 때문이라는 사실은 잘 알려져 있다. 스케이트 날이나 스키 플레이트가 위에서 무게를 가하면 압력과 마찰열이 발생해 눈이나 얼음이 녹아 물로 바뀌면서 마찰력이 줄어든다는 것이다. 그런데 액체 상태의 물은 미끄럽게 만드는 윤활 성질이 약한 것으로 알려져 있는데 얼음이나 눈 위에 얇게 녹은 물의 막이 어떻게 마찰을 줄이고 겨울 스포츠를 즐길 수 해줄까.
프랑스 파리고등사범학교 물리학연구실, 파리과학인문대(PLS), 파리 디드로대(파리7대학), 소르본대, 에콜 폴리테크니크 공동연구팀은 마찰이 녹이는 얼음 위의 얇은 액체막의 두께와 성질을 측정하는데 성공하고 마찰과 압력으로 녹은 액체막은 예상보다 훨씬 얇고 일반적으로 볼 수 있는 물보다 점성이 높다는 사실을 발견했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘피지컬 리뷰 X’ 4일자에 실렸다.
일반적으로 얼음이 ‘미끄러운’ 이유는 마찰에 의해 만들어진 얇은 액체층 때문인데 이 액체층의 두께나 특성에 대해서 잘 알려져 있지 않다. 심지어는 일부 과학자들은 얼음 위 생기는 액체막의 존재에 대해서도 여전히 의문을 표하고 있다.
연구팀은 원자 지름의 수 십분의 1까지 측정이 가능한 제3세대 현미경인 원자현미경의 일종인 원자힘 현미경(AFM)을 이용해 얼음 위에 생기는 액체막의 두께와 성질을 파악했다. AFM은 원자현미경 중에서 가장 널리 사용되는 것으로 진공 중에서도 사용이 가능하며 시료의 물리적, 전기적 성질을 알아낼 수 있다는 장점이 있다.
서울신문 DB" title="한국 동계스포츠의 자랑 김연아 선수 김연아 선수가 얼음 위를 멋지게 움직일 수 있는 것도 마찰과 압력이라는 물리학적 원리 때문이다. 프랑스 물리학자들이 스케이트와 얼음 사이에 만들어지는 액체 막의 비밀에 대해 풀어냈다.
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김연아 선수가 얼음 위를 멋지게 움직일 수 있는 것도 마찰과 압력이라는 물리학적 원리 때문이다. 프랑스 물리학자들이 스케이트와 얼음 사이에 만들어지는 액체 막의 비밀에 대해 풀어냈다.
서울신문 DB
