투명한 얼음 만드는 방법, 집에서 만든 얼음은 불투명한 이유

요즘 같은 폭염 속에서는 바깥 외출을 하기보다는 집에서 얼음 동동 띄워서 시원한 음식이나 디저트를 먹는 것이 최고입니다.

집에서 직접 냉동실에서 만든 얼음은 하얗고 불투명한 반면, 고급 레스토랑이나 바(Bar)에서 만든 얼음은 투명합니다.

왜 집에서 만든 얼음은 불투명한지, 그리고 집에서 투명한 얼음을 만드는 방법에 대해 알아보겠습니다.

 

왜 집에서 만든 얼음은 불투명한가?

급속 냉각으로 인한 공기 포집

가정용 냉동고는 상하좌우에서 동시에 냉각되며, 물이 불균일하게 한꺼번에 냉각됩니다.

이때 물 속에 녹아 있던 공기와 미세한 불순물이 얼음 내부에 갇히게 되면서 불투명한 하얀색 부분이 형성됩니다.

공기 방울은 빛의 산란을 일으켜 얼음을 뿌옇게 만듭니다.

 

결정화 과정의 혼란

얼음은 규칙적인 육방정계 결정구조(hexagonal lattice)를 형성해야 투명하게 얼 수 있습니다.

하지만 동시에 여러 방향에서 냉각되면 결정들이 서루 충돌하거나 얽히면서 불균일한 구조를 만들고, 이것이 빛을 산란시켜 흰색의 탁한 얼음이 됩니다.

[ 육방정계 결정구조 ]

 

불순물의 존재

정수기 물이나 생수라도 완전히 순수한 H₂O는 아닙니다.

미량의 무기염류, 미세입자, 염소 등이 포함되어 있으며, 이들이 결빙 시 얼음 결정 사이로 밀려나며 응집되어 탁한 얼음을 유발합니다.

투명한 얼음 만드는 방법

방향성 냉각 사용하기

전문 제빙기처럼 위에서 아래로만 냉각되도록 제어하면, 얼음이 위에서부터 아래로 천천히 결정화되며 공기와 불순물이 아래로 밀려납니다.

이러한 원리를 응용한 것이 바로 쿨러 제빙법(Cooler Method)입니다.

 

투명한 얼음 만드는 DIY 준비물 : 작은 스티로폼 쿨러 (뚜껑 없는 형태 추천), 깨끗한 물 (정수 또는 끓여서 식힌 물), 냉동실

 

투명한 얼음 만드는 순서

① 먼저 스티로폼 쿨러에 물을 가득 채웁니다. (가능하면 2회 끓인 뒤 식힌 물을 권장하며 정수된 물도 사용 가능합니다.) 

② 쿨러의 윗면은 개방된 상태로 냉동실에 넣고 24~36시간동안 얼립니다.     

③ 상부부터 천천히 결빙되며 공기와 불순물은 아래로 밀려납니다. 

④ 쿨러 바닥이 약간 덜 얼은 상태에서 냉동실에서 꺼낸 다음, 얼음을 꺼닙니다.

⑤ 하단은 불순물이 모인 탁한 부분이 많으므로 맑은 상부 얼음만 절단하여 사용합니다.

 

이 방법의 장점은 기포가 없고 모양이 일정한 맑고 투명한 얼음을 획득할 수 있다는 것입니다. 

단점은 24시간 이상 시간이 오래 걸리고, 큰 냉동고 공간이 필요하다는 점입니다. 

2번 끓인 물 사용하기

물을 한 번 끓였다가 식힌 후에 다시 한 번 끓여서 사용합니다.

끓이는 과정에서 공기를 제거하고 분순물을 살균하게 됩니다. 

이 방법은 투명도는 다소 개선되지만, 방향성 냉각 없이는 완전한 투명함은 어렵다는 한계가 있습니다. 

순수한 증류수 사용하기

증류수는 일반 생수보다 불순물이 적어 투명한 얼음 생성에 유리합니다.

하지만 공기 제거와 방향성 냉각이 병행되지 않으면 큰 효과는 없습니다.

 

 

이외에 얼음틀 대신 금속 컵을 사용하면 냉각 속도가 빠르고 열 전도율이 높습니다.

얼릴 때 천천히 냉각시킬 수 있다면 결정 성장을 촉진하고, 기포를 제거할 수 있습니다.

실온 물을 사용할 경우, 급속 냉각이 방지되어 기포가 상대적으로 적습니다.

얼음을 만들고 나서 절단하여 보관하면 모양과 크기를 조절할 수 있고, 투명도를 유지할 수 있습니다. 

 

[ 상업용 제빙기 ]

상업용 투명 얼음 기계의 원리

그렇다면 카페나 바에서 사용하는 고가의 상업용 제빙기는 어떻게 매끄럽고 완전히 투명한 얼음을 만들 수 있는 것일까요?

 

얼음이 얼고 있는 동안에도 물이 흐르는 지속 순환 냉각 방식을 통하여 불순물이 제거됩니다.

Bottom-up freezing을 통하여 아래에서 위로 천천히 얼음을 얼려 기포 배출을 유도합니다.

온도 및 압력 제어를 통하여 -2 ~ 0°C 부근에서 장시간 냉각함으로써 얼음 결정 성장을 촉진합니다.

내장 펌프를 이용해 일정 유속으로 물의 흐름을 유지합니다. 

 

이러한 여러 기술과 시스템을 통하여 만들어진 얼음은 매끄럽고 완전히 투명한 것입니다. 

 

이상으로, 집에서 만드는 얼음이 불투명한 이유와, 집에서 투명한 얼음을 만드는 방법에 대해 알아보았습니다.