결정구조: 자연이 만든 작은 예술 작품, 눈

하늘에서 내리는 눈을 보면 무슨 생각이 드는가?
누군가는 밖으로 뛰쳐나가 눈사람을 만들고 싶고, 누군가는 출퇴근길 차 막힘을 걱정할 것이며, 또 누군가는 눈을 같이 보고 싶은 사람을 떠올릴 것이다.
하지만 눈송이 하나하나가 어떻게 만들어지는지 생각해 본 적이 있는가?
눈은 단순한 얼음 덩어리가 아니다. 눈송이는 마치 지문처럼 세상에 단 하나뿐인 결정구조를 가진 예술작품이다.
 

눈송이의 형성 과정

눈송이는 하늘에서 물 분자가 결정화(결정 구조를 이루며 응고)되며 생성된다.
대기 중 수증기가 영하의 온도에서 미세한 먼지 입자를 만나 결정을 이루기 시작
-> 결정의 표면에 수증기가 달라붙고 얼면서 점점 크기가 커짐
-> 온도와 습도에 따라 각기 다른 모양의 눈송이가 만들어짐
이렇게 생성된 눈송이가 지상까지 무사히 도착하면, 우리가 보는 아름다운 눈의 모습이 된다.

 

눈송이가 육각형 구조인 이유

눈송이를 현미경으로 보면 대부분 육각형 구조를 가지고 있다.
그 이유는 물 분자의 분자 구조와 수소 결합 때문이다.
물 분자(H₂O)는 산소 원자 하나(O)와 수소 원자(H) 두 개로 이루어져 있다.
물이 얼 때, 물 분자들은 가장 안정적인 구조를 이루기 위해 육각형 모양의 격자 구조를 형성한다. 이 육각형 구조가 성장하며 우리가 아는 아름다운 눈송이의 형태가 되는 것이다.
 

세상에 같은 눈송이는 없다

“세상에 같은 눈송이는 없다.”라는 말을 들어본 적이 있을 것이다.
그 이유는 눈송이가 형성될 때 수증기의 양, 온도, 습도, 공기의 흐름 등이 모두 다르기 때문이다. 아주 작은 환경 변화에도 눈송이의 성장 방식이 달라지고, 이 과정이 반복되면서 세상에 단 하나뿐인 눈송이 패턴이 만들어진다.
즉, 우리가 눈을 볼 때마다 완전히 새로운 작품을 감상하는 셈이다.
 

눈의 종류와 결정 구조

눈이라고 해서 다 같은 눈이 아니다. 온도와 습도에 따라 다양한 눈 결정 구조가 존재한다.

눈의 종류	온도 조건	특징
육각형 판상 결정	-2℃ ~ -15℃	가장 흔한 형태, 평평하고 얇음
별 모양 결정	-12℃ ~ -16℃	눈꽃 형태, 크리스탈처럼 보임
바늘 모양 결정	-3℃ ~ -5℃	긴 바늘처럼 생김
기둥 모양 결정	-5℃ ~ -10℃	작은 육각기둥 형태
덩어리진 눈	0℃ 근처	물방울과 섞여 뭉쳐짐

우리가 흔히 떠올리는 눈꽃 같은 눈송이는 특정 온도에서만 생성되며, 실제로는 다양한 형태의 눈이 내린다.
 

눈이 녹으면 사라지는 이유

눈을 손에 올려두면 순식간에 녹아버린다. 하지만 눈을 자세히 보면 물로 변하기 전에 순간적으로 투명해지는 과정이 있다.

• 눈은 공기층이 많아 하얗게 보임
• 녹기 시작하면 공기층이 사라지면서 투명해짐
•  완전히 녹으면 액체 상태의 물로 변함

즉, 눈이 하얀 이유는 물 자체의 색 때문이 아니라 빛이 눈 결정 사이에서 난반사되기 때문이다.
 
눈이 내리는 풍경은 낭만적이지만, 그 안에는 놀라운 과학이 숨어 있다.
다음에 눈이 내릴 때,
 “이 눈송이는 어떤 환경에서 만들어졌을까?”
 “이 눈송이의 결정 구조는 어떤 모양일까?”
 “지금 내리는 눈은 어떤 종류의 눈일까?”
이런 질문을 떠올려 보면, 눈이 주는 감동이 한층 더 커지지 않을까?
 

자연이 만든 작은 예술 작품, 눈송이를 다시 바라보며 겨울의 매력을 한껏 느껴보자. ☃️❄️