'끊임없는 물의 순환 여행'

'끊임없는 물의 순환 여행'

우리는 지난 시간, 물이 하늘과 땅 속에서 어떻게 순환하는지 알아 봤어요. 오늘은 지구상에서 물이 어떻게 순환하고 있는지, 강물과 바닷물을 통해 알아 볼까요?

◈ 강은 생명의 젖줄

하늘에서 내린 비는 산과 들을 적시고, 흐르는 것으로 여행을 시작하지요. 이 때 어느 정도의 물은 땅 속으로 스며듭니다. 이렇게 스며든 물은 나무나 풀의 뿌리를 통해 흡수되거나, 더 깊은 곳으로 내려가 지하수가 됩니다.
땅 속으로 스며든 물은 조금씩 천천히 움직이다가 산비탈 곳곳에서 솟아 나와 작은 샘을 만듭니다. 샘에서 넘쳐 흐르는 물들이 모여서 골짜기의 물이 되고, 시냇물이 되어서 결국은 하천을 따라 강물로 흘러갑니다.
강물은 상류의 골짜기를 굽이쳐 흐르면서 끊임없이 돌이나 흙, 모래를 실어나르게 되지요. 비가 내리면 물이 불어나 흐름이 빨라집니다. 세찬 물살은 제법 큰 돌들도 실어나를 수 있답니다. 이윽고 평지에 도달한 물은 흐름이 느려집니다. 지금까지 운반해 온 돌이나 모래들은 하류에 계속 쌓이게 됩니다. 물은 바다를 향해 멀리 흘러가게 됩니다.
강물은 돌이나 흙, 모래뿐 아니라 여러 가지 퇴적물들도 열심히 실어나른답니다. 강물이 지나는 들판의 흙은 기름진 땅으로 변하지요. 그래서 강 하류의 평야에는 옛날부터 농업이 번성하고 사람들도 많이 모여 살게 됐답니다. 강물은 이처럼 농업 용수뿐만 아니라 식수로도 이용돼 왔고, 수상 교통에도 중요한 역할을 해 왔습니다. 더 나아가 문명이 발달한 오늘날에는 여러 가지 제품들을 만드는 공업용 물, 전기를 일으키는 발전용 물로도 매우 요긴하게 쓰인답니다. 그리고 강물을 이용한 수상 스키나 보트 놀이 등의 취미 생활과 운동에도 널리 이용되고 있지요.
참, 강물의 속도가 빨라지면 빨라질수록 그 힘은 점점 더 크게 불어난다는 사실을 알고 있나요? 예를 들어 물의 속도가 두 배로 빨라지면, 이 물이 실어나를 수 있는 힘은 64 배나 늘어난답니다. 3 배로 빨라진다면 그 힘은 무려 730 배로 늘어나지요. 이러한 물의 힘과 성질을 잘 알고 있다면, 이를 이용할 수 있는 지혜도 늘어나겠지요.

◈ 바다는 지구의 커다란 물 웅덩이

바다는 '지구의 물 웅덩이' 역할을 한다.

물길을 따라 하구에 도달한 강물은 이윽고 물의 고향인 바다로 흘러듭니다. 이 지구상의 모든 물은 결국 다 바다로 흘러들어가니까 바다는 지구의 커다란 '물 웅덩이'라고 말할 수 있겠군요.
우리가 살고 있는 이 지구는 물이 아주 많은 별이랍니다. 그래서 지구를 '물의 행성'이라고도 해요. 물의 대부분은 바닷물입니다. 바닷물이 몽땅 증발돼 바닥을 드러내기까지는 무려 4300 년이나 걸릴 거라고 합니다. 반대로 대기 중의 수증기가 모두 비로 내리는 데는 약 2 주일이 걸린다고 해요.
이렇듯 물은 태양열을 받아 수증기가 되고 구름이 되어 다시 비와 눈으로 내리는 일을 쉴새없이 반복하게 됩니다. 하지만 지구에 있는 전체 물의 양은 조금도 변함이 없습니다. 태초부터 지구가 갖고 있는 물의 양은 단 한 방울도 늘거나 줄어들지 않았다는 뜻이지요. 단지 물의 모습만 수시로 바뀌어 지하수로, 강물로, 바닷물로 변하면서 끊임없이 순환 여행을 계속하고 있을 뿐이랍니다. 그래서 지구에 살고 있는 모든 생명들이 잘 살아갈 수 있는 거예요. 옛날 그리스의 철학자 탈레스가 "만물의 근원은 물"이라고 한 말이 실감이 나지요?
한편, 바닷물은 제자리에서 마냥 출렁거리고 있는 것 같지만, 사실은 한 곳에 가만히 머물러 있지 않습니다. 땅 위의 개천이나 강처럼 바닷물도 흐르는 길이 정해져 있어요. 예를 들어 적도 부근에서 태양열에 의해 데워진 따뜻한 바닷물과 북극이나 남극의 차가운 바닷물은 서로 소용돌이를 치면서 끊임없이 돌고 있는 것이지요.
우리가 살고 있는 지구는 계속해서 돌고 있어요. 그렇기 때문에 적도 언저리에는 언제나 서쪽으로만 부는 바람이 있답니다. 바람과 온도 차이 등으로 바닷물이 흐르게 되는데 이러한 바닷물의 흐㎱？'해류'라고 부르지요.
먼 옛날 태초의 생명체가 탄생한 곳이 바로 바다였습니다. 그래서 바다는 '모든 생명의 고향'이라고 불리지요. 지금도 바다에는 '생물의 보고'라고 불릴 만큼 많은 생물들이 살고 있어요. 그러나 드넓은 바다 속 어디에나 생물들이 풍부하게 살고 있는 것은 아니고, 대부분 육지와 가까운 얕은 바다에 주로 살고 있지요.
우리가 평소에 더러운 것을 버리게 되면 강을 통해서 결국에는 바다로 들어갑니다. 오염 물질들은 육지와 가까운 바다에 계속 쌓여 바다 속에 살고 있는 생물들을 아주 위험하게 만든답니다. 이제부터라도 우리 모두 깨끗한 물을 지키는 지구 환경 파수꾼이 되도록 노력해야겠어요.
우리가 살고 있는 육지에서 쓰는 물은 민물, 즉 담수입니다. 이 물은 바다 표면에서 일어나는 증발로 생기지요. 지구 전체 강수량 가운데 약 80 %는 바다에 내리고, 나머지 20 %가 육지에 내린답니다. 바다에서 증발된 양의 9 % 정도는 육지로 이동하고, 이는 다시 강물이나 지하수의 형태로 바다로 흘러갑니다. 이렇게 해서 지구 전체가 '물의 균형'을 이루는 것이지요.
물은 정말 최고의 여행가라는 생각이 들지 않나요?

------- 소년한국일보---------

우리가 몰랐던 물의 성질들

우리가 몰랐던 물의 성질들

온도에 따라 고체, 액체, 기체로 자유자재 변신

여러분, 물은 변신의 명수랍니다. 어떻게 변신하냐고요? '물'이라고 하면 그 모습이 '액체'로만 생각되지요?
그러나 물은 온도에 따라 0 ℃ 이하에서는 얼음인 고체의 형태로, 0 ℃∼100 ℃에서는 액체 상태로, 100 ℃ 이상에서는 수증기인 기체의 모습으로 변신하지 않습니까? 그래서 물을 변신의 명수라고 하는 것입니다.

◈ 물은 변신의 명수이자 요술쟁이

실제로 실험실에서처럼 인공적으로 만들어진 조건이 아닌 보통의 기압에서 액체, 고체, 기체 등 세 가지의 모습을 보여 주는 물질은 물밖에 없다고 해요.
물이 이렇게 고체, 액체, 기체의 형태로 다양하게 변하기 때문에, 우리의 눈과 귀를 즐겁게 해 주는 아름다운 자연 현상을 연출해 내기도 합니다.
하늘 높이 떠 있는 새털구름, 뭉게구름과 같은 구름들, 새벽녘과 저녁나절의 아름다운 노을, 바다에 높은 산처럼 떠 있는 빙산과 서서히 이동하는 빙하, 언제나 바라봐도 아름답고 신비한 무지개, 겨울날 세상을 온통 하얀 세상으로 만들어 주는 눈송이, 꽃처럼 피어났다가 사라지는 서리, 절벽 위에서 끊임없이 떨어지는 폭포수, 끝도 없이 넓고 넓은 바다... 이 모든 것들은 다 물이 연출하는 환상적인 작품들이지요.
자, 그러면 물이 얼음으로 변할 때 그 성질은 어떻게 변하는지 알아 보기로 할까요?
첫째, 부피가 커집니다. 겨울철에 수도관이 얼면 터지는 이유가 바로 여기에 있습니다. 그러니까 수돗물을 보낼 때는 물이 얼지 않도록 하는 것이 가장 큰 일 중의 하나랍니다.
둘째, 물은 액체일 때 열 전도가 잘 되지만, 얼음이 되면 열 전도가 잘 되지 않지요. 만약 얼음이 물처럼 열 전도가 잘 된다면 추운 겨울날 얼음 낚시도 불가능할 뿐 아니라 모든 물이 얼어 버려 물 속의 모든 생물들은 얼어 죽게 되겠지요.
셋째, 얼음이 녹을 때에는 당연히 열이 필요하겠지요? 즉 0 ℃의 얼음 1 g이 물로 바뀔 때에는 79.7 ㎈가 필요한데, 이것을 융해열이라고 해요. 기온이 올라 눈이 녹게 되면 한꺼번에 녹게 되는 것이 아니고, 눈이 열을 서서히 흡수하기 때문에 눈은 서서히 녹게 된답니다.
만일 융해열이 이보다 작아서 쌓인 눈이 순식간에 녹아 버리게 된다면 어떻게 될까요? 매년 눈 녹는 시기에 한꺼번에 큰 홍수가 나서 많은 사람들이 물난리를 겪게 될 것입니다. 그러니까 물의 이런 특성이 없었다면 인류가 이 지구상에서 살아가는 데 무척이나 힘들었을 거예요.

◈ 부지런한 물
여러분, 바다를 채우고 있는 물은 약 13억 1900만 ㎦으로 지구상 물 전체의 97 %나 차지하고 있답니다. 정말 엄청난 양이지요? 바로 그 바다에서는 매년 약 34만 3000 ㎦ 이상의 물이 증발해 대기 중으로 올라가고 있는데, 그 또한 엄청난 양이지요. 그리고 저 바다 밑바닥에 가라앉은 물까지 다 순환하려면 약 2000 년 정도의 세월이 필요하다고 하니 굉장한 시간이지요.
이처럼 지구상에 존재하는 모든 물의 순환 과정에서 거대한 펌프 역할을 하는 것은 무엇일까요? 바로 하늘 높이 떠 있는 태양입니다. 즉 태양으로부터 전달되는 태양열 에너지로 인해서 지구상의 물들이 대기 중으로 증발을 하게 되는 것이랍니다.
물론, 태양열에 의해 대기 중으로 올라갔던 물은 비나 눈이 돼 다시 지상으로 되돌아오지요. 따라서 어떤 경우에도 대기 중에는 늘 일정하게 1290만 t 정도의 수분이 존재할 수밖에 없다고 해요. 자연의 질서가 신비롭게 느껴지지 않나요?
만약 대기 중에 있는 물이 전부 비로 쏟아져 내린다면 어떻게 될까요? 그렇게 된다면 지구의 모든 표면이 똑같이 25 mm의 물로 덮이게 된다고 해요. 실제로는 울퉁불퉁한 땅의 모양새로 엄청난 물난리가 나겠지요.
물이 순환하는 데 있어 가장 빠른 경우는, 증발된 물이 바로 스콜이 돼 되돌아오는 경우입니다. 스콜이란, 주로 적도 부근의 지역에서 매일 낮 한두 시간 정도 일시에 쏟아져 내리는 소나기？말해요.
지금 이 순간에도 쉬지 않고 부지런히 흐르고 있는 물. 그럼으로써 세상의 모든 생물들을 살아 있게 하는 물이 얼마나 소중하고 고마운지 모르겠어요. 어린이 여러분도 물처럼 부지런히 살아가면서, 모든 이웃들에게 이로운 존재가 됐으면 좋겠습니다.

- 소년한국일보-

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