겨울철 추운 날씨에 바닷물이 일반적인 강물이나 호숫가의 물보다 훨씬 더 낮은 온도에서 얼기 시작하는 이유가 무엇인지, 해수 속에 녹아 있는 염류의 농도 차이로 설명해 주세요.

Question

겨울철 추운 날씨에 바닷물이 일반적인 강물이나 호숫가의 물보다 훨씬 더 낮은 온도에서 얼기 시작하는 이유가 무엇인지, 해수 속에 녹아 있는 염류의 농도 차이로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

겨울철에도 바닷물은 잘 얼지 않는 것을 볼 수 있지요. 이 처럼 강물이나 호숫물보다 바닷물이 훨씬 낮은 온도에서 어는 이유는 염류(소금 등)로 인한 어는점 내림 현상과 밀도 변화 때문입니다.

순수한 강물은 0도에서 어는 반면 바닷물에는 염화나트륨, 염화마그네슘 같은 염류가 녹아 있아 있는데 이 염류 이온들이 물 분자 사이사이에 끼어들어 물 분자가 서로 결합해 육각 구조의 얼음 격자를 형성하는 과정을 방해합니다. 이 방해를 뚫고 얼게 하려면 에너지를 더 많이 빼앗아야 하므로 어는점이 평균 -1.8도까지 내려가며, 이 현상은 염류의 농도가 높을수록 더욱 심해집니다.

또한, 물의 특이한 밀도 변화도 영향을 미칩니다. 강물은 4도에서 밀도가 가장 커져 표면 온도가 그 이하로 낮아지면 표면에서 금방 업니다. 하지만 염류가 녹은 바닷물은 어는점에 도달할 때까지 차가워질수록 밀도가 계속 커집니다. 이 때문에 표면의 찬 물이 계속 아래로 내려가고 아래의 따뜻한 물이 올라오는 대류 현상이 반복적으로 일어나 바다 전체가 골고루 차가워져야 어는 특성 탓에 강물보다 훨씬 얼기 어렵습니다.