물은 생명이다

지구는 푸르다!"

이 말은 인류 최초의 우주 비행사 유리 가가린이 한 말이라는 것은 잘 알고 있지요? 이 말은 '물의 행성'인 지구의 특징을 잘 나타낸 말이지요. 사실 우리가 살고 있는 이 지구는 태양계 중에서 가장 많은 물을 안고 있는 행성이랍니다. 과학자들은 구체적으로 지구가 갖고 있는 물을 약 13억 8500만 ㎦ 정도로 추정하고 있습니다. 이렇게 많은 물이 지구 표면의 71 %를 덮고 있으니, 햇빛을 받으면 푸른 보석별처럼 아름답게 반짝이고 있는 것이지요. 오늘은 물이 갖고 있는 특성에 대해 알아 보겠어요.

여러분!

아득히 먼 옛날부터 많은 사람들은 '만물의 근원은 무엇일까?'하고 생각해 왔습니다. 많은 학자들이 대답을 내놓았지요. 그 가운데 눈길을 끄는 사람은 탈레스(BC 640- 546)라는 철학자입니다. 이 분은 고대 그리스의 7 대 현인 중 한 사람으로 이집트 사막에 있는 피라미드의 높이를 구하기도 하고, BC 585년 5월에 발생한 일식까지도 정확하게 예측하기도 했습니다. 특히 "만물의 근원은 물이다."라는 유명한 말을 했답니다.
이 말은 소중한 물의 가치를 일깨우고 있습니다. 물이 없었다면 지구상에 생명체는 존재하지도 않아, 그저 다른 별처럼 황량한 곳이 되었을 테니까요. 더 말할 필요도 없이 모든 생명체들의 고향은 물(바다)입니다.
자, 이토록 소중한 물은 어떤 성질을 가지고 있을까요?

◈ 4 ℃일 때 밀도가 가장 크다
어떤 물질이든 대개는 고체가 되면 밀도가 증가합니다. 그런데 물의 경우는 그렇지 않아요. 물은 얼음(고체 상태)일 때보다도 액체 상태, 특히 4 ？일 때 밀도가 가장 크답니다. 그리고 대부분의 물질들은 온도가 내려가면 부피가 줄어들지만, 물은 4 ℃일 때 부피가 가장 작습니다. 오히려 온도가 내려가면 얼음이 되어 부피가 10 % 정도 더 늘어나는 묘한 특성을 갖고 있습니다.
온도가 낮아지면 무게는 그대로이면서 부피만 더 커지는 물. 그래서 그만큼 더 가벼워 물에 잘 뜨는 특성을 갖고 있으니, 참 신기하지요. 실제로 북극이나 남극에 있는 빙산은 전체의 10분의 9는 물 속에 잠겨 있고, 10분의 1만이 해수면 밖으로 드러나 둥둥 떠다니고 있어요. 그래서 '빙산(氷山)의 일각(一角)'이란 말이 나오게 된 것입니다.
만약 물의 밀도가 다른 물질들처럼 작고, 얼음의 무게가 물보다 더 무거워진다면 어떻게 될까요? 추운 겨울날 얼음은 호수의 밑바닥에서부터 얼기 시작할 것이고, 점점 늘어나는 얼음 때문에 호수의 물고기는 수면 위로 밀려 올라오겠지요. 그러면 결국 물의 양은 점점 줄어들고 물고기들은 다 얼어 죽고 말 것입니다. 그렇지만 밀도가 높은 물의 특징 때문에 겨울철에도 물고기들이 살아갈 수가 있는 것이랍니다. 여간 다행한 일이 아니지요.

◈ 비열이 매우 높다
비열이란 물질의 온도를 1 ？ 올리기 위해 필요한 열량을 말합니다. 예를 들어 1 kg의 물을 1 ？ 올리는데 1 ㎉의 열량이 필요하게 됩니다. 따라서 물의 비열은 1 ㎉/㎏ ？입니다.
물은 다른 어느 물질보다도 비열이 매우 높답니다. 이 때문에 온도는 조금 오르면서도 많은 열을 흡수하고, 쉽게 낮아지지 않으면서도 막대한 열을 내놓을 수가 있답니다. 물의 이러한 특성이 지구의 온도를 일정하게 유지해 주는 역할을 하지요. 즉 지구가 엄청나게 많은 태양열을 받으면서도 낮과 밤의 기온 차이가 얼마 되지 않게 만드는 거예요. 쉽게 데우기도 어렵지만, 쉽게 식히기도 어려운 물의 특성 때문에 지구는 언제나 일정한 온도를 유지한다는 말입니다.
반면에 물이 없는 달에서는 온도 변화의 폭이 하루에 무려 250 ℃나 된답니다. 물이 많은 지구에서는 하루의 온도 폭이 내륙에서는 100 ？ 정도, 바다에서는 약 38.5 ？ 정도밖에 안 되는데요. 특히 바다의 표면에서는 일교차가 4 ？ 안팎이고, 수 미터 이하의 바닷속에서는 일교차가 거의 없을 정도로 수온이 늘 일정합니다. 물의 이러한 특성으로 지구는 수많은 생명체가 살아갈 수 있는 환경을 갖는 것이지요.
앞에서 말한 것과 같이 지구는 많은 물을 가지고 있습니다. 우리 몸 역시 70 % 정도가 물이지요. 지구와 우리 몸이 언제나 일정한 온도를 유지하면서 생명을 누릴 수 있는 것이 바로 물 때문이니 참으로 물은 고마운 존재이지요?

◈ 표면 장력이 매우 크다
물 분자 사이에는 모든 방향에서 분자끼리 끌어당기는 힘(응집력)과 다른 분자끼리 끌어당기는 힘(부착력)이 있습니다. 이 두 힘의 차이로 발생하는 것을 표면장력이라고 합니다. 그런데 물과 공기 사이에 응집력이 부착력보다 클 경우 물은 그 표면의 넓이를 최소화하려고 합니다. 그래서 물방울이나 이슬방울은 둥근 공 모양(球型)을 이루는 것이지요. 수도꼭지를 약간만 틀었을 때 조금씩 떨어지는 물방울의 모양 역시 작은 공 모양인 것도 같은 이치입니다. 소금쟁이가 물 위를 가볍게 돌아다니는 것을 보고 신기하게 여긴 적이 있나요? 이것도 표면 장력 때문이랍니다.
그러면 응집력과 부착력이 합쳐지면 어떤 현상이 일어날까요?
바로 '모세관 현상'이 일어납니다. 가는 대롱 속의 물이 관을 따라 높이 올라갈 수가 있는 것이 바로 모세관 현상 때문이랍니다. 식물이 땅 속에 있는 영양분을 뿌리나 가는 줄기를 통해 흡수할 수 있는 것, 동물의 혈액이 가는 핏줄을 타고 온 몸 구석구석까지 순환될 수 있는 것 역시 물이 지닌 모세관 현상 때문이지요. 그러니까 모세관 현상은 살아 있는 모든 동식물들에게는 아주 중요한 생명 활동과 연결되어 있어요.
우리는 생명이 물에서 나왔고, 물이 지닌 여러 가지 성질 때문에 생명이 유지되고 있다는 것을 살펴보았습니다. 어떻습니까? 이 세상에서 가장 흔하면서도 가장 소중한 것이 바로 물이라는 사실을 더욱 잘 알게 되었나요?
여러분, 물을 항상 소중하게 생각하고 앞으로 계속 물에 대해 많은 관심과 탐구심을 가져 주시기 바랍니다.

/송용길(한국수자원공사 수자원교육원 교수