안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
드라이아이스 속에 고무줄을 넣었을 때 딱딱하게 굳어져 부서지는 현상은 고분자 재료의 온도 의존적 성질 때문에 나타납니다. 고무는 상온에서는 분자 사슬이 자유롭게 움직이며 늘어나거나 줄어들 수 있는 탄성을 보입니다. 하지만 드라이아이스의 온도는 약 –78.5℃로 매우 낮기 때문에, 고무의 분자 운동이 사실상 멈추게 됩니다.
이때 고무는 원래의 ‘고무 같은 성질’을 잃고, 마치 유리처럼 단단하고 깨지기 쉬운 상태로 변합니다. 이를 유리전이라고 부르는데, 고분자가 특정 온도 이하로 내려가면 유연성을 잃고 취성이 강해지는 현상입니다. 따라서 드라이아이스에 닿은 고무줄은 급격히 냉각되어 작은 힘에도 쉽게 부러지게 됩니다.
즉, 드라이아이스의 극저온이 고무의 분자 운동을 억제하여 탄성을 없애고, 고무줄을 딱딱하고 깨지기 쉬운 상태로 만든다는 것이 이 현상의 본질입니다.