얼음의 특성

1) 얼음의 물리적 성질

날씨가 추워지면 강이나 호수의 물이 얼기 시작한다. 얼음은 위에서부터 아래쪽으로 언다. 그 이유는 얼음이 물보다 밀도가 낮기 때문이다. 보통의 액체는 온도가 올라감에 따라 부피가 늘어난다. 일반적으로 고체상태가 액체상태보다 적은 공간을 차지하도록 배열이 만들어진다. 그러나 고체인 얼음은 얼어 있는 구조로서 육각형을 이루므로 액체인 물보다 더 넓은 공간을 차지하게 되고, 얼음의 밀도가 물보다 낮게된다. 음료수에 얼음을 넣으면 떠 있는 것을 볼 수 있다.

물은 어는점 0℃에서 4℃가 될 때까지는 계속 부피가 줄어들다가 4℃가 지나면 비로소 늘어나기 시작하여 끓는점인 100℃까지 부피가 늘어난다. 그러므로 물은 4℃에서 가장 작은 부피를 가지고 밀도는 가장 크게 된다.

이러한 물의 성질이 자연에 미치는 영향은 매우 크다. 보통의 액체처럼 어는점(고체상태일 때)에서 밀도가 가장 높다면, 호수는 바닥부터 얼기 시작할 것이고, 호수의 생태계는 완전히 파괴될 것이다. 그러나 다행스럽게도 물이 4℃일 때, 밀도가 가장 크기 때문에 4℃의 물이 호수 바닥에 가라앉고, 얼음은 오히려 물보다 밀도가 작아서 수면위로 떠오른다.

아무리 날씨가 추워도 4℃를 지나지 않고서는 0℃가 되지 못한다. 수면부터 온도가 내려가서 물이 4℃가 되면, 가장 무거워져서 호수의 바닥에 가라앉게 된다.

이렇게 위치가 바뀐 물이 수면에서 4℃로 온도가 내려가면 그 물은 다시 가라앉고, 이런 과정을 반복하면 결국 얼음이 얼기 전에 호수 전체가 모두 4℃의 물로 바뀌게 된다.

그 후에 수면의 온도가 낮아져 0℃가 되고 얼음이 얼기 시작한다. 따라서 호수의 물은 표면부터 얼면서 점차 수면 아래로 얼어 들어간다. 매우 추운 겨울날 얼음의 두께가 두꺼워지지만 깊은 호수일수록 수면이 잘 얼지 않는 이유는 얼음이 얼기 전에 호수의 물이 모두 4℃인 물로 바뀌어야 되는데, 물이 깊을수록 시간이 많이 걸리게 되고, 호수의 물이 모두 4℃로 바뀌기 전에 봄이 오기 때문이다.

2) 빙질의 판단법

얼음은 무한정의 무게를 견뎌줄 수 있는 판(바닥)이 아니다. 또한 육안으로 그 상태를 쉽게 가늠하기도 힘들기 때문에 얼음 위에 오를 때에는 언제나 주의를 기울여야 한다. 영하권의 기온이 시작되면 서서히 결빙이 시작된다.

그러나 그렇다고 바로 얼음을 타기에는 위험한 경우가 있다. 두께가 10㎝이상 되어야만 얼음을 타기에 안전한 두께라고 할 수 있지만 그렇다고 해도 완전히 마음을 놓을 수는 없다. 결빙기의 얼음과 해빙기의 얼음의 차이, 그리고 빙질의 상태에 따라 그 차이가 나타나기 때문이다.

이러한 얼음의 상태를 쉽게 알아볼 수 있는 방법이 없을까? 소리를 들어봐야 한다. 얼음을 두드렸을 때 얼음의 견고성을 말하는 단단한 소리를 들을 수 있다면 안심해도 좋다. 그러나 해빙기의 얼음은 이런 소리를 들을 수가 없고 빙질에서 무른 느낌이 들며 얼음 파편도 푸석푸석한 느낌이 든다. 이러한 빙질에서는 아무리 두꺼워 보이는 얼음이라 할지라도 한번쯤은 의심을 해 보는 것이 좋다.

또 수초나 갈대 등이 있는 지역, 다른 물이 유입되는 부분, 골자리, 나무의 언저리부분, 그리고 깊은 수심 등은 살얼음이 형성되는 곳이기 때문에 사고를 당한다. 따라서 반드시 확인을 요하는 곳이다.

3) 얼음 두께 판단법

얼음의 안전 권장 최소두께

12～15인치

경트럭 1대

8～12인치

자동차 1대

5인치

스노우모빌

또는 ATV 1대

4인치

얼음낚시

2인치이하

빨리피할것

※ 자료 : http://www.dnr.state..mn.us/safety/ice/index.html에서 발췌 재구성

[그림1-1] 안전을 위한 권장 최소 얼음두께

얼음의 형성 및 특징(Ice Formations and Characteristics)은

(1) 대원 안전을 확보하는 가장 안전한 방법은 얼음에 들어가지 않는

것이다.

(2) 깨지기 쉬운 얼음(Fragile ice) : 얼음 결정화 초기

(3) 맑은 얼음(Clear ice) : 가장 단단함. 장기간의 단단한 결빙 필요.

(4) 설빙(雪氷/Snow ice) : 우유빛으로 불투명하고, 약함.

(5) 저빙(底氷./Anchor ice) : 장애물 주변부 얼음.

(6) 유빙(流氷/Drift ice) : 물에 뜬 얼음.

(7) 일반적으로 얼음 두께에 따라 견딜 수 있는 하중은,

○ 1인치(2.54cm) = 어서 피할 것

○ 2인치(5.08cm) = 1명

○ 3인치(7.62cm) = 크로스컨트리 스키 선수 3명

○ 4인치(10.16cm) = 얼음낚시꾼 1명, 얼음위 보행 최소두께

○ 5인치(12.7cm) = 스노우모빌 1대, 다지형 오토바이(ATV/all-terrain                         vehicle)

○ 6인치(15.24cm) = 아이스보트 주행

○ 7인치(17.78cm) = 그룹 활동

○ 8인치(20.32cm) = 자동차 1대

○ 9인치(22.86cm) = 스노우모빌 5-6대

○ 10인치 이상(25.4cm) = 경(輕)트럭 1대

주의사항으로

(1) 이 두께는 단지 새로 만들어진 맑고 단단한 얼음에 해당되는 것이며,

두께 이외에 많은 요인들이 얼음의 안전성에 영향을 미칠 수 있다.

(2) 지역 리조트 혹은 낚시점에서 얼음이 얇다고 알려진 곳을 체크할 것.

(3) 얼음끌(ice chisel), 얼음나사송곳(ice auger) 혹은 ¼인치 드릴을 이용하여

본인이 직접 두께를 확인할 것.