김경환 교수 연구팀은 스웨덴 스톡홀름대 연구진과 함께 물의 ‘액체-액체 임계점(LLCP)’을 세계 최초로 관측하며, 물이 4℃에서 가장 높은 밀도를 갖는 이유를 규명했다. 연구 결과는 세계 최고 권위 학술지인 Science에 게재됐다.

 연구팀은 물이 고밀도 물과 저밀도 물이라는 두 가지 액체 상태를 가지며, 이들의 경쟁으로 인해 물이 4℃에서 가장 무거워진다는 오랜 가설을 검증했다. 이를 위해 포항 4세대 방사광가속기를 활용해 영하 70℃의 초저온 과냉각수를 생성하고, 물이 얼어붙기 직전의 찰나를 X선으로 관측했다. 그 결과 영하 60℃ 부근에서 두 액체상이 하나로 합쳐지는 임계점을 확인하는 데 성공했다.

 이번 성과는 2017년 영하 45℃ 과냉각수 관측, 2020년 영하 70℃에서 두 액체상 존재 확인에 이은 10년 연구의 결실이다. 김경환 교수는 이번 발견이 물의 특이한 성질뿐 아니라 생명 현상과 기후 연구 등 물이 관여하는 다양한 과학 분야의 이해를 넓히는 중요한 출발점이 될 것이라고 밝혔다. 또한 연구팀은 앞으로 물의 구조와 생명체의 상호작용, 임계 현상의 세부 메커니즘을 규명하는 후속 연구를 이어갈 계획이다.

[발췌: 동아사이언스]