제56회 전국과학전람회에서 3학년 김혜기, 안하정 학생이 ‘소금물의 결빙과 염분 이탈 과정 탐구’ 라는 주제로 작품을 출품하여 우수상을 수상하였다.

바닷물이나 소금물이 얼면 그 얼음 속에 소금은 어디에 있을까? 라는 의문이 생겼고, 다음과 같은 탐구과제를 중심으로 탐구활동을 하였다.

첫째, 소금물이 얼 때 왜 침 모양의 결정이 생길까? 에 대하여 탐구한 결과 소금물이 얼 때 물 분자끼리 결합하면서 밀려나온 소금이 얼음 결정이 옆으로 커지는 것을 방해해서 아래로 뾰족하게 자란 형태의 침모양이 생겼다.

둘째, 소금물 얼음의 표면은 어떤 모양일까? 에 대하여 탐구한 결과 소금물 얼음 표면의 솟아오른 모양은 물에 녹아있던 기체와 소금 결정이 가운데로 모였기 때문이었다. 얼음을 잘라서 단면을 관찰한 결과 기포와 소금이 많이 분포해 있었다.

셋째, 소금물 얼음 속에 소금 결정은 어디에 있을까? 에 대하여 탐구한 결과 냉동고의 비커에서 여러 번 얼린 소금물 얼음의 부위별 염도를 측정한 결과 가운데 위쪽과 밑 부분이 더 높게 나타났다. 소금이 계속적으로 가운데 위쪽(나중에 녹는 얼음 속에 포함된 소금)과 아래쪽(빨리 녹은 소금)으로 밀려나가는 것으로 판단하였다. 한 번 얼린 소금물 얼음은 한가운데와 아래쪽의 염도가 더 높았다.

넷째, 왜 부위에 따라 소금 결정의 크기가 달라질까? 에 대하여 탐구한 결과 드라이아이스가 든 스티로폼 컵 속의 비커에 얼린 소금물 얼음을 부위별로 같은 양을 채취한 다음 자연 상태에서 증발시킨 결과 중앙 위 쪽의 얼음에서 소금결정이 가장 많이 나왔다. 소금물 얼음이 비커의 양 옆과 바닥으로부터 얼면서 소금 결정이 가운데로 밀려난 결과로 판단하였다. 소금물이 얼 때 염도를 측정한 결과 시간이 지날수록 남은 소금물의 염도가 더 높게 나타났다.

다섯째, 소금물이 얼 때, 원하는 곳으로 소금을 이동시킬 수 있을까? 에 대하여 탐구한 결과 냉동고에서 투명반구를 받침대에 올려놓고 얼린 소금물 얼음을 녹여서 증발시킨 결과 중심 아래쪽과 한가운데 부위의 얼음에 소금 결정이 더 많이 분포해 있었고 그 크기가 크게 나타났다. 소금물이 얼 때 위쪽과 가장자리부터 얼면서 소금 결정들이 열손실이 적은 중심 아래쪽과 한가운데로 밀려나기 때문인 것으로 판단하였고, 원하는 곳으로 이동시킬 수 있음을 알게 되었다.