차가울수록 왜 가벼워지지?…'물의 비밀' 韓 연구진이 풀었다 작성일 03-27 42 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">포스텍 연구진, X선 레이저로 영하 60도 임계점 세계 최초 관측…이론 가설 증명<br>물이 차가울수록 가벼운 근본 원인 밝혀내… 생명 현상 규명 위한 과학적 이정표</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="p2UMuy71gb"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cfd1f6a0dfa68c852b1201e5a249615043dfd259cf9e846e7e3db56470989f83" dmcf-pid="UYI3CghDgB" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="과학기술정보통신부는 포항공과대학교(POSTECH) 김경환 교수 연구팀이 스웨덴 스톡홀름대학교 물리학과 앤더스 닐슨 교수팀과 공동으로 물의 ‘액체-액체 임계점’을 세계 최초로 관측했다고 27일 밝혔다. 사진은 물 관련 참고용 이미지. (사진=유토이미지) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/27/newsis/20260327030128395nfqd.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="3ERTjPAia9" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/27/newsis/20260327030128395nfqd.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 과학기술정보통신부는 포항공과대학교(POSTECH) 김경환 교수 연구팀이 스웨덴 스톡홀름대학교 물리학과 앤더스 닐슨 교수팀과 공동으로 물의 ‘액체-액체 임계점’을 세계 최초로 관측했다고 27일 밝혔다. 사진은 물 관련 참고용 이미지. (사진=유토이미지) *재판매 및 DB 금지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="1044deffb7bfbca29bbd8fdb137dbfe76b41cceea40f28f61e4d60a73a9e35c5" dmcf-pid="uGC0halwjq" dmcf-ptype="general">[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 인류가 수백년간 풀지 못했던 물의 가장 깊은 비밀 중 하나가 국내 연구진의 10년에 걸친 끈질긴 연구 끝에 밝혀졌다. </p> <p contents-hash="dfd46dd2e4149b1beff7f89ba423e3d7aeea858db647a32450d286aa86e336ea" dmcf-pid="7HhplNSrcz" dmcf-ptype="general">고밀도 물과 저밀도 물이라는 두 종류의 액체 상태가 공존하다 하나로 합쳐지는 ‘임계점’의 실체를 직접 관측함으로써, 물이 왜 다른 액체와 달리 차가울수록 가벼워지는지 등 특이한 물리적 성질을 설명하는 핵심 가설이 증명됐다. 수십년간 이론 영역에만 머물렀던 물의 미시적 구조 변화를 10조분의 1초 단위로 포착해낸 결과다.</p> <p contents-hash="66a627eb123387fab5a10df3bfc7f8110571a6125827ef4ba20e3c241840b123" dmcf-pid="zXlUSjvmo7" dmcf-ptype="general">과학기술정보통신부는 포항공과대학교(POSTECH) 김경환 교수 연구팀이 스웨덴 스톡홀름대학교 물리학과 앤더스 닐슨 교수팀과 공동으로 물의 ‘액체-액체 임계점’을 세계 최초로 관측했다고 27일 밝혔다.</p> <p contents-hash="f8ce04dd1fb610187d0d2f095d039a60018c2782132e764ae1442ecbff2fe487" dmcf-pid="qZSuvATsau" dmcf-ptype="general">과기정통부 ‘기초연구사업(우수신진연구 및 선도연구센터)’과 삼성 ‘미래기술육성사업’으로 수행한 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 학술지인 ‘사이언스(Science)’에 27일 게재됐다.</p> <p contents-hash="8dcea4412edc22e7decc77ce87476ac4a325f08b37e99971bff763e39da658e1" dmcf-pid="B5v7TcyOaU" dmcf-ptype="general">물은 가장 중요한 물질이자 인류가 가장 오래 연구해 온 대상 중 하나이지만, 여전히 가장 특이하고 이해하기 어려운 물질로 꼽힌다. 예를 들어 일반적인 액체는 얼기 직전까지 온도가 낮아질수록 무거워지지만, 물은 4℃에서 가장 무거워졌다가 그보다 차가워지면 오히려 가벼워지는 독특한 특징을 보인다. </p> <p contents-hash="821e1a705595f053ca2cc1328486fe5a2836d410235975dad290660ffe7250a4" dmcf-pid="b1TzykWINp" dmcf-ptype="general">이같은 특징 때문에 겨울에도 강이나 호수의 표면만 얼고 아래쪽에는 액체 상태의 물이 남아 그 속에서 생명이 유지될 수 있다. 하지만 왜 물이 다른 액체와 다르게 이러한 특징을 가지게 되었는지 근본적인 이유는 과학계의 오랜 숙제로 남아 있었다. </p> <p contents-hash="95c15fe9a30e181c182e66a1691d0ef28104e58d5cf75e124954e087075402cd" dmcf-pid="KtyqWEYCN0" dmcf-ptype="general">과학자들은 이에 대한 해답 중 하나로 액체-액체 임계점 가설을 제시했다. 이 가설은 물이 고밀도 물과 저밀도 물이라는 두 종류의 액체상으로 공존하며, 특정 온도(임계점)에 도달하면 그 구분이 사라져 우리가 일상에서 보는 물이 된다는 가정이다. </p> <p contents-hash="5d7f84060554cc5807d409b882f7cd079793aebd690fe2ef3aed2c4c176e197e" dmcf-pid="9FWBYDGhg3" dmcf-ptype="general">학계에서는 이 임계점이 존재한다면 영하 40℃~영하 70℃ 사이의 극저온 영역에 존재할 것으로 예측했다. 하지만 물은 영하 40℃ 이하로 내려가면 매우 빠르게 얼어버리기 때문에 누구도 실험을 통해 임계점의 존재를 증명할 수 없었으며, 수십년 동안 논쟁으로 이어져왔다.<br> </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="801096a818828eeaf1278e24648c97e7fc9489a13ae8c5765abee6b5937a19e5" dmcf-pid="23YbGwHlkF" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="X선 자유전자 레이저를 활용해 관측된 액체-액체 임계점이 존재한다는 실험적 증거에 대한 모식도. (사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/27/newsis/20260327030128581gxvv.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="0ustOLIkgK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/27/newsis/20260327030128581gxvv.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> X선 자유전자 레이저를 활용해 관측된 액체-액체 임계점이 존재한다는 실험적 증거에 대한 모식도. (사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="ae1cec64e1570fa10da0e2b962bd1a944adecf32a3c3bfa9052dac9188d6966a" dmcf-pid="V0GKHrXSNt" dmcf-ptype="general">연구팀은 영하 70℃에서도 얼지 않은 물을 만들기 위해 태양보다 수십억배 밝은 빛을 내며 10조분의 1초 단위로 분자의 움직임을 측정할 수 있는 ‘X선 자유전자레이저(PAL-XFEL)’를 활용했다. 이같은 실험 끝에 액체-액체 임계점이 영하 60℃ 부근에 있다는 사실을 세계 최초로 관측하는 데 성공했다. </p> <p contents-hash="6cc742736925428712d18e0deb76695dbff01581073ab97df375997aee705216" dmcf-pid="fpH9XmZvc1" dmcf-ptype="general">이번 성과는 액체-액체 임계점 가설을 실험으로 입증했을 뿐만 아니라, 물이 가지고 있는 특별한 성질이 고밀도 물과 저밀도 물의 경쟁에서 비롯된다는 근거를 제시했다는 점에서 그 의미가 크다.</p> <p contents-hash="0b5a126fb76e4ec0e19fcaaeb9b0fd96d12b361d78b93a8bff29e8f94490e331" dmcf-pid="4UX2Zs5Tk5" dmcf-ptype="general">연구팀은 이미 2017년에 영하 45℃까지 얼지 않은 물을 세계 최초로 관측했으며, 2020년에는 영하 70℃까지 관측 범위를 넓혀 사이언스지에 두 차례 성과를 게재한 바 있다. </p> <p contents-hash="031d4f0508e02926fde54b4b1c863b2bdf2604213722591d7c0616d77106386e" dmcf-pid="8gMwRqe4NZ" dmcf-ptype="general">그 이후에도 물의 온도와 압력에 따른 변화를 정밀하게 추적하며 끈질기게 연구를 이어온 끝에 임계점 관측에 성공하게 됐다.</p> <p contents-hash="0f5af094e377683619e0117119291222e37927de9e74fec2a0463a70c7ac0d3e" dmcf-pid="6aRreBd8AX" dmcf-ptype="general">연구를 이끈 김경환 교수는 “물의 특별한 성질과 ‘액체-액체 임계점’을 둘러싼 오랜 세월 동안의 학계 논쟁이 마침내 매듭지어지게 됐다"라고 이번 성과의 의의를 설명했다. 또 “이번 발견은 생명 현상을 비롯해 다양한 자연 현상에서 물이 갖는 필수적인 역할을 규명하는 출발점이 될 것”이라고 덧붙였다.</p> <p contents-hash="d50043f1297dc03314f58d167db5e06e7bd54a9687ff250435967b449a3806a8" dmcf-pid="PNemdbJ6AH" dmcf-ptype="general">구혁채 과기정통부 제1차관은 “김경환 교수는 2019년부터 과기정통부 우수신진연구 과제를 수행하며 물 분야에서 탁월한 역량을 입증해 온 연구자”라며 “앞으로도 신진연구자들이 안정적인 환경에서 연구에 몰입하여, 세계적 석학으로 성장할 수 있도록 지원체계를 강화해 나갈 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="abe1c3797919990d3b51e24cb8135254a18026a61175030eab65643fb8a912dc" dmcf-pid="QjdsJKiPcG" dmcf-ptype="general"><a href="https://www.newsis.com/?ref=chul" target="_blank">☞공감언론 뉴시스</a> hsyhs@newsis.com </p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 뉴시스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 영하 60도에서 드러난 물의 두 얼굴… 두 종류서 단일 액체로 변해 03-27 다음 물은 왜 4도에서 가장 무거울까…국내 연구진 10년 만에 풀었다 03-27 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
