얼음 위를 걸을 때 일반 바닥보다 훨씬 쉽게 미끄러지는 이유를 압력에 의한 표면 녹음 현상 및 마찰력 저하와 관련하여 상세하게 설명해 주세요.

Question

얼음 위를 걸을 때 일반 바닥보다 훨씬 쉽게 미끄러지는 이유를 압력에 의한 표면 녹음 현상 및 마찰력 저하와 관련하여 상세하게 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

겨울철 꽁꽁 언 길을 걷다 나도 모르게 몸이 붕 뜨며 미끄러지는 경험은 누구나 한 번쯤 겪어보셨을 텐데요. 일반 아스팔트나 흙길에서는 신발 바닥과 지면이 단단히 물려 미끄러지지 않지만, 얼음 위에서는 미끄러운데요. 얼음 위가 미끄러운 이유는 압력에 따른 물의 특성, 표면 상태의 과학, 그리고 액체 윤활에 의한 마찰력 저하가 작용하기 때문입니다.

대부분의 물질은 고체가 될 때 부피가 줄어들지만, 물은 수소 결합 특성상 얼음이 될 때 부피가 오히려 증가하는 성질을 가지는데, 이 현상이 압력 녹음의 원인입니다. 사람이 얼음판을 밟을 때, 몸무게 전체가 실리며 순간적으로 높은 압력이 형성되고 밟힌 부위의 얼음 녹는점 밑으로 떨어지게 되면 주변 온도가 0도 근처라면 얼음이 순간적으로 녹아 미세한 물층을 형성합니다.

즉, 얼음 위를 걸을 때 미끄러운 이유는 체중에 의한 압력이 얼음의 녹는점을 낮춰 표면에 얇은 수막을 형성하고, 이 수막이 윤활유 역할을 하여 마찰력을 거의 0에 가깝게 떨어뜨리기 때문입니다.