아직 과학적으로 증명되지 않은 얼음이 미끄러운 이유

 

얼음이 미끄러운 이유에 대해서 패러데이는 1849년 '물층 이론'을 주장했다. '사전용해' 현상에 의해 얼음이 녹아 물층이 생겨서 그것 때문에 미끄럽다는 것인데, 패러데이는 흙으로 구운 벽돌 두 장은 서로 달라붙지 않지만 얼음 벽돌은 쉽게 달라붙는다는 예를 들었다. 이후 1894년 영국의 윌리엄 켈빈이 주장한 '압력 녹음 현상'(압력으로 얼음이 녹는다는 것)과 1939년 영국의 보든&휴스가 주장한 '마찰 녹음 현상'(마찰에 한 열로 물층이 생겨 미끄러워진다는 것) 모두 패러데이가 처음 주장한 '물층 이론'에 기반을 두고 있다. 하지만 '압력 녹음 현상'은 2005년 미국의 로버트 로젠버그가 얼음에 1기압의 압력을 가해봤자 녹는점은 고작 0.01도 낮아지며 68kg의 사람이 누르면 얼음의 녹는점은 대략 -0.017도밖에 되지 않기 때문에 이 정도의 녹는점으로는 얼음이 미끄러워질 수 없다고 주장했으며, '마찰 녹음 현상' 역시 마찰에 의해 얼음이 녹는다면 빙판 위에 가만히 서 있어도 미끄러운 이유를 설명하지 못했다.

하지만 패러데이가 주장한 '물층 이론'자체는 사실로 밝혀졌다. 1987년 일본의 후루카와 요시노리가 타원측정법을 사용해 엑스레이로 얼음 표면의 물층을 촬영한 결과 영하 1도에서 1~94nm의 얇은 물층이 존재한다는 것을 확인했다. 1996년 미국 로렌스 버클리 연구소의 가보 소모자이는 얼음 표면에 전자를 쏜 후 튕겨 나오는 모습을 통해 얼음 표면에 물층이 항상 존재한다는 것을 발견했고, 이후 미국 과학자 츄 등이 헬륨원자와 이온빔을 통한 실험을 했지만 결과는 동일했다. 하지만 물층이 있다는 사실만으로도 미끄러운 이유를 설명하진 못했다. 대리석 위에 물을 뿌려도 얼음만큼 미끄럽지 않은 이유를 설명하지 못하기 때문이다. 2019년 프랑스 파리고등사범학교 공동연구팀은 얼음 표면의 물 분자 층은 일반적인 물과 달리 기름처럼 미끄러운 상태라는 것을 실험을 통해 증명해 내었다. 연구팀은 얼음 표면이 물체에 눌리면 그 충격으로 나노미터 크기의 작은 얼음조각들이 떨어져 나가 표피층의 물과 섞여 그 결과 물도 얼음도 아닌 '제3의 물체'가 되면서 점도가 높아진다고 주장했으나 이 제3의 물체를 정확히 밝혀내진 못했다.