생수병을 냉동실에 넣어두면 다음 날 병이 찌그러져 있거나, 심하면 뚜껑이 튀고 병이 터지는 경우가 있습니다.
같은 물인데도 어떤 날은 멀쩡하고, 어떤 날은 변형이 생겨 더 헷갈리기 쉽습니다.
이번 글에서는 물이 얼 때 생기는 과학적 변화와, 생수병이 찌그러지거나 터지는 이유를 정확히 설명합니다.
(물은 얼면 ‘부피가 늘어나는’ 특이한 물질입니다)
생수병이 변형되는 가장 큰 이유는 단순합니다.
물은 얼 때 부피가 늘어나는 특이한 성질을 가지고 있기 때문입니다.
대부분의 물질은 차가워지면 분자 운동이 줄어들고, 서로 더 가까이 붙으면서 부피가 줄어듭니다.
그래서 보통은 “얼면 더 작아진다”라고 생각하기 쉽습니다.
하지만 물은 예외입니다.
물이 얼어 얼음이 되는 순간, 물 분자(H₂O)는 일정한 규칙으로 배열되며 그 구조가 오히려 공간을 더 많이 차지하는 형태로 바뀝니다.
이때 얼음은 물보다 밀도가 낮아지며, 그래서 물 위에 뜨게 됩니다.
이 과정에서 물은 얼음으로 변하면서 대략 약 9% 정도 부피가 증가합니다.
9%는 숫자로 보면 작아 보이지만, 밀폐된 생수병 안에서는 매우 큰 변화입니다.
특히 생수병은 단단한 유리병이 아니라, 얇은 PET 플라스틱입니다.
즉, 물이 얼면서 부피가 늘어나면 병이 그 힘을 그대로 받게 됩니다.
그래서 생수병이 냉동실에서 변형되는 현상은 “병이 약해서”가 아니라, 물 자체의 특성이 만들어내는 자연스러운 결과입니다.
(찌그러지는 경우 vs 터지는 경우가 다른 이유)
생수병을 냉동실에 넣었을 때 결과가 두 가지로 갈립니다.
- 병이 찌그러지는 경우
- 병이 터지거나 뚜껑이 튀는 경우
이 차이는 병 안의 상태가 “어떻게 밀폐되어 있느냐”에 따라 결정됩니다.
1) 찌그러지는 경우: 내부 압력이 ‘낮아질 때’
생수병이 찌그러지는 상황은 주로 이런 경우입니다.
- 병 안에 물이 많이 없고 공기 공간이 큰 경우
- 뚜껑이 꽉 닫혀 있지만 병이 얇아 외부 압력에 약한 경우
- 냉동 과정에서 내부 공기가 수축하는 경우
냉동실에 넣으면 병 안의 공기 온도가 내려가면서 공기 분자 운동이 줄고, 공기가 수축합니다.
그러면 병 안의 압력이 낮아지고, 외부 공기압(대기압)이 상대적으로 더 강해져 병을 바깥에서 누르는 형태가 됩니다.
이때 생수병이 안쪽으로 찌그러지는 현상이 생깁니다.
즉, 찌그러짐은
“얼음이 커져서 밖으로 밀어낸다”보다는
“안쪽 압력이 떨어져서 외부 압력에 눌린다”가 더 가까운 경우도 많습니다.
2) 터지는 경우: 내부 압력이 ‘높아질 때’
반대로 터지는 경우는 주로 이런 상황입니다.
- 병 안에 물이 거의 가득 차 있는 경우
- 뚜껑이 단단히 닫혀 있는 경우
- 물이 얼면서 부피가 커져 압력이 상승한 경우
물이 얼면서 9% 팽창하려고 하는데, 병 안에 공간이 없으면 그 힘이 병 벽과 뚜껑으로 전달됩니다.
PET 병은 어느 정도 탄성이 있지만, 한계를 넘으면 병이 갈라지거나 뚜껑 부분이 벌어지면서 터질 수 있습니다.
특히 뚜껑 주변이 약한 이유는 나사선 구조 때문에 플라스틱이 얇아져 있기 때문입니다.
정리하면,
- 찌그러짐 = 내부 압력 ↓ 또는 병 구조 변형
- 터짐 = 얼음 팽창으로 내부 압력 ↑
이 차이로 이해하면 매우 쉽습니다.
(생수병 냉동 보관, 안전하게 하는 예방법)
이제 가장 중요한 부분은 “그럼 어떻게 해야 안전한가”입니다.
생수병을 냉동실에 넣는 일이 나쁜 것은 아닙니다.
다만 몇 가지 원칙만 지키면 찌그러짐이나 터짐을 거의 막을 수 있습니다.
1) 병을 가득 채우지 않는 것이 가장 중요합니다
생수병을 냉동 보관할 때는 물의 양을 70~80% 정도만 채우는 것이 가장 안전합니다.
이유는 단순합니다.
얼음이 되면서 늘어나는 9%의 공간을 병 안의 빈 공간이 흡수해주기 때문입니다.
2) 뚜껑을 완전히 꽉 잠그지 않는 방법도 있습니다
장시간 냉동 보관이 아니라 “잠깐 얼려서 시원하게 마실 목적”이라면 뚜껑을 살짝 덜 잠그는 방식도 있습니다.
이렇게 하면 내부 압력이 과도하게 올라가는 것을 막을 수 있습니다.
다만 냉동실 냄새가 배거나, 액체가 샐 수 있으므로 이 방법은 상황에 따라 선택해야 합니다.
3) 탄산수는 절대 냉동실에 넣지 않는 것이 안전합니다
탄산수는 물보다 훨씬 위험합니다.
- 탄산가스(CO₂)가 존재
- 온도 변화로 압력 변화가 더 큼
- 얼면서 팽창 + 가스 압력까지 상승
즉, 물보다 터질 가능성이 훨씬 높습니다.
탄산수는 냉동실 보관을 피하는 것이 안전합니다.
4) 유리병은 특히 위험합니다
유리병은 PET처럼 찌그러지며 압력을 흡수하지 못합니다.
그래서 내부 압력이 올라가면 유리가 깨지는 방식으로 터질 수 있습니다.
유리병 파편은 매우 위험하므로 유리병 음료를 냉동실에 넣는 것은 피하는 것이 좋습니다.
5) 얼린 생수병을 바로 꺼내서 흔들면 더 위험할 수 있습니다
얼음이 반쯤 얼어 있는 상태에서 병을 흔들거나 강하게 누르면 내부 압력과 균열이 생기면서 병이 터지거나 깨질 수 있습니다.
특히 반쯤 얼어 있는 상태는 물과 얼음이 동시에 존재해 압력 변화가 불안정합니다.
정리
생수병을 냉동실에 넣었을 때 찌그러지거나 터지는 이유는 단순히 플라스틱이 약해서가 아니라, 물이 얼면서 부피가 늘어나는 과학적 특성 때문입니다.
특히 병 안에 공간이 부족하면 얼음이 팽창하며 내부 압력이 급격히 올라가 뚜껑이 튀거나 병이 터질 수 있습니다.
오늘부터는 생수병을 냉동 보관할 때 가득 채우지 않고 70~80%만 넣는 원칙만 지켜도 대부분의 사고를 예방할 수 있습니다.
작은 습관 하나가 냉동실 안의 불편과 위험을 줄여줍니다.