인공 눈이 만들 때 어떤 과학적 원리가 담겨 있나요?

Question

실제 눈과 인공 눈을 비교하면 차이는 분명히 존재를 하더라고요.

하지만 그래도 비슷한 점이 많은데 인공 눈이 만들 때 어떤 과학적 원리가 있는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 과학전문가입니다.

인공눈을 제조하기 위해서는 기계가 물을 압축공기와 혼합한 뒤 혼합물을 비스듬히 뿜어냅니다.

물이 내려오면서 얼어 슬로프에서 하얀 물체로 변하고,

반면 자연눈은 지름 몇 마이크로미터(100만분의 1미터)의 작은 물방울에서 시작되지요.

이 핵을 중심으로 공기 중 먼지나 이물질들이 달라붙어 눈이 만들어집니다.

핵이 주변 공기에서 수증기를 흡수하면서 안에서 바깥쪽으로 자라 완벽한 대칭적인 프랙탈 곧 눈송이를 형성하는 데 한 시간 정도 걸린다고 합니다.

두 눈의 차이는 현미경으로 관찰하면 확연히 드러납니다.

인공눈은 눈송이가 아니라 마치 얼음 알갱이처럼 보입니다.

또 인공눈은 얼음 30%, 공기 70%인 반면, 자연눈은 얼음 10%, 공기 90%이다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

인공 눈은 사실 눈이라기 보다 눈에 가까운 얼음입니다.

공기중에 뿌려진 미세한 물방울 또는 습기를 단시간에 얼려버리는 것이죠.

이렇게 순간적으로 얼 수 있는 이유는 제설기에서 나오는 물방울의 지름이 보통 5㎛ 미만으로 전체 부피에 비해 표면적이 무척 넓기 때문인데요. 때문에 외부로 열을 쉽게 빼앗기며 땅으로 떨어지는 짧은 시간동안 작은 얼음알갱이로 바뀌는 것입니다.

최근 제설기는 과학적 원리를 좀 더 활용하고 있는데요, 고압의 공기와 물방울을 함께 외부로 분출하는 방식으로 고압 상태로 있던 물방울들이 공기중 저압상태로 나오게 되면서 급격히 팽창하며 열을 빼앗겨 얼음으로 변하는 원리는 이용하는 것입니다.

Answer 3

인공눈은 제설기로 만들 수 있습니다.

물을 공중에 뿌려 아주 작은 입자로 나눈 후,

이 작은 입자가 땅에 떨어지기 전에 순식간에 얼리면 인공 눈이 됩니다.

이 수증기가 눈으로 변하는 것이 단열 팽창으로 인해 가능합니다.

외부와 열 교환이 없는데 부피가 팽창하면 기온이 떨어지는 것을 단열 팽창이라고 합니다.