"뜨거운 물이 더 빨리 언다고?" 상식을 깨는 음펨바 효과와 두박 챌린지의 비밀

날씨가 추워지면 "찬물보다는 뜨거운 물이 더 빨리 언다"는 이야기를 한 번쯤 들어보셨을 겁니다. 상식적으로 생각하면 이미 차가운 물이 더 빨리 얼음이 되어야 할 것 같은데, 정말 뜨거운 물이 앞지를 수 있을까요?

혹시 유튜브나 인스타그램에서 끓는 물을 공중에 뿌리자마자 눈처럼 변하는 영상을 보고 따라 해보고 싶으셨나요? 자칫 잘못하면 심각한 화상을 입을 수 있어 주의가 필요합니다.

이제부터 과학적인 실험 결과와 안전 수칙을 바탕으로 이 신기한 현상의 원리를 차분하게 정리해 드리겠습니다.

1. 음펨바 효과: 물리학의 미스터리

음펨바 효과(Mpemba Effect)란 특정 환경에서 뜨거운 물이 차가운 물보다 더 빠르게 어는 현상을 말합니다.

쉽게 비유하자면, "토끼와 거북이 달리기"와 비슷합니다. 뜨거운 물(토끼)은 출발선은 뒤에 있지만, 특유의 성질 때문에 중간에 속도를 내서 차가운 물(거북이)을 추월해 결승선(얼음)에 먼저 도착하는 것이죠.

과학자들도 아직 100% 명확한 하나의 결론을 내리지는 못했지만, 가장 유력한 3가지 이유가 복합적으로 작용한다고 봅니다.

① 증발 효과 (물 덜어내기)
뜨거운 물은 식으면서 수증기로 증발합니다. 물의 양이 줄어들기 때문에, 차가운 물보다 얼려야 할 '숙제 양' 자체가 적어지는 셈입니다.

② 대류 현상 (활발한 움직임)
뜨거운 물은 내부에서 물이 위아래로 활발하게 돕니다(대류). 이 움직임 덕분에 열이 더 빨리 빠져나가 냉각 속도가 빨라집니다.

③ 과냉각 차이 (지름길)
차가운 물은 0도보다 더 내려가도 얼지 않고 액체로 버티는 '과냉각' 상태에 빠지기 쉽습니다. 반면 뜨거운 물은 이런 정체 구간 없이 바로 얼음 결정이 생기는 경향이 있습니다.

러시아에서는 영하 30~40도의 극한 추위를 뜻하는 속어로 '두박(Dubak)'이라는 말을 씁니다. 이때 끓는 물을 공중에 뿌려 순식간에 구름처럼 얼리는 놀이를 '두박 챌린지'라고 하는데요.

이것은 음펨바 효과와 비슷하지만 조금 다릅니다. 뜨거운 물을 뿌리면 물방울이 잘게 쪼개져 표면적이 넓어지고, 차가운 공기와 만나 순식간에 얼음 알갱이로 변하는 원리입니다.

⚠️ 절대 주의하세요!

Q. 음펨바 효과는 항상 성공하나요?

항상 그런 것은 아닙니다. 그릇의 모양, 물의 불순물, 냉동실의 온도 등 조건이 딱 맞아야 일어납니다. 오히려 현대 과학 실험에서는 재현하기 어렵다는 연구 결과도 있어, 여전히 과학계의 흥미로운 논쟁거리입니다.

Q. 찬물보다 미지근한 물로 얼음을 얼리는 게 더 빠른가요?

가정용 냉장고에서는 큰 차이를 느끼기 어렵거나 찬물이 더 빠를 수 있습니다. 전기세를 아끼고 냉장고 고장을 막기 위해서는 음펨바 효과를 기대하기보다, 식은 물을 넣는 것이 가장 효율적입니다.

Q. 음펨바는 누구인가요?

1963년 탄자니아의 중학생 '에라스토 음펨바'입니다. 학교에서 아이스크림 만들기 실습 중, 뜨거운 우유를 식히지 않고 냉동실에 넣었다가 가장 먼저 언 것을 발견하고 세상에 알리게 되었습니다.

💡 오늘의 요약

1. 뜨거운 물이 빨리 어는 현상은 증발, 대류 등이 복합적으로 작용한 결과입니다.
2. 이를 '음펨바 효과'라고 하며, 탄자니아의 한 중학생이 발견했습니다.
3. 끓는 물을 뿌리는 '두박 챌린지'는 한국 날씨에선 화상 위험이 매우 크니 눈으로만 즐겨주세요.

신기한 과학 원리도 좋지만, 무엇보다 여러분의 안전이 가장 중요합니다. 따뜻하고 건강한 겨울 보내시길 바랍니다.