승화성장 (Vapor Deposition Growth)
쉽게 풀면
물이 얼음으로 바뀔 때 보통은 먼저 액체 상태를 거친다고 생각하기 쉽지만, 대기 중에서는 수증기가 곧바로 얼음 표면에 달라붙어 얼어버리는 경우가 흔합니다. 이런 방식으로 얼음 결정이 점점 커지는 과정을 승화성장이라고 부릅니다. 겨울철 유리창에 성에가 끼는 것을 떠올리면 이해하기 쉬운데, 공기 중 수증기가 차가운 유리 표면에 바로 얼음 결정으로 맺히는 것과 비슷한 원리가 구름 속 얼음 입자에서도 일어납니다.
왜 중요한가
승화성장은 얼음 결정이 만들어지는 초기 단계에서 가장 중요한 성장 방식이기 때문에 눈과 빙정 형성을 다루는 구름물리학 연구의 기초를 이룹니다. 특히 얼음 결정과 과냉각 물방울이 함께 존재하는 구름에서는 승화성장이 물방울의 수증기를 빼앗아 얼음 결정을 빠르게 키우는 과정으로 이어져, 강수 형성 이론에서 핵심적으로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
얼음과 물이 함께 있을 때 얼음의 포화 수증기압이 물보다 낮아 얼음 쪽으로 수증기가 몰리며 더 빨리 자란다는 원리를 설명한 예문입니다.
컴퓨터 모델이 얼음 결정의 성장 속도를 계산할 때 표면적과 과포화 정도를 이용한 수식을 사용한다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
승화성장이 활발히 일어나는 배경에는 베르예론-핀다이젠 과정이 있는데, 이는 얼음의 포화 수증기압이 같은 온도의 물의 포화 수증기압보다 낮다는 사실에 기반합니다. 이 때문에 물에 대해서는 포화 상태이거나 약간 과포화인 조건에서도 얼음에 대해서는 크게 과포화 상태가 되어, 얼음 결정이 물방울을 희생시키며 빠르게 자라날 수 있습니다.
주의할 점
승화성장은 물방울을 매개로 하지 않고 결정 표면에 직접 수증기가 얼어붙는 과정을 가리키며, 물방울이 얼음 입자에 부딪혀 얼어붙는 부착과정과는 구분되는 개념입니다.