19. 수권, 분포, 그리고 순환

1. 수권의 분포와 활용

우리는 1학년 과정에서 지권에 대해 다룬 바가 있다. 2학년 과정에서는 수권에 관하여 다룬다. 정확한 정의는 모르더라도, 수권이 무엇인지는 얼핏 알 것이다. 수권이란 지구상에 존재하는 '모든 물'을 말한다. 실제 지구 표면의 약 70 %는 물로 덮여있다.

물

수권은 크게 두 개로 분류할 수 있는데, 그 기준은 물이 '짠지' '짜지 않은지' 여부이다. 물에 염분이 많아 짠 맛이 나는 것을 '해수' 라고 하며, 물에 염분이 적어 짠 맛이 나지 않는 물을 '담수' 라고 한다. 한편, 담수에는 얼어 있는 형태인 '빙하'와, 땅 밑에 축적되어 있는 '지하수' 그리고 지표를 흐르거나 고여 있는 '호수와 하천수'가 있다.

지구의 수권은 약 97.47%가 해수이고, 2.53% 정도가 담수이다. 이러한 담수 중 1.76 %는 빙하이고, 0.76 %는 지하수이며, 호수와 하천수는 오직 0.01 %에 불과하다. 실제 인간이 사용하는 담수의 대부분이 호수와 하천수라는 점을 생각하면, 생명체가 사용 가능한 수권의 영역이 매우 좁은 셈이다.

해수	약 97.47 %, 짠 맛이 나는 물
담수	약 2.53 %, 짠 맛이 나지 않는 물. 육지의 대부분은 담수로 구성
	빙하	약 1.76 %, 눈이 쌓여 굳어진 고체상의 담수. 고산지대나 극지방에 분포.
	지하수	약 0.76 %, 지층이나 암석 사이의 빈틈을 채우거나 느린 유속으로 흐르는 물
	호수와 하천수	약 0.01 %, 지표를 흐르거나 고여 있는 물.

한편 이들 중 '자원(resource)'으로서 활용할 수 있는 물을 '수자원' 이라고 한다. 대부분의 수자원은 위에서 언급했듯 호수와 하천수로부터 온다.

수자원은 용도에 따라 크게 네가지로 구분한다. 일상 생활에 쓰이는 '생활용수', 농업 활동을 위하여 사용되는 '농업용수', 산업 활동을 위하여 사용되는 '공업용수', 그리고 하천의 정상적인 기능을 유지하기 위하여 사용되는 '유지용수'가 그것이다.

생활용수	일상 생활을 위하여 사용되는 물
농업용수	농업 활동을 위하여 사용되는 물
공업용수	산업 활동을 위하여 사용되는 물
유지용수	하천의 정상적인 기능을 위하여 사용되는 물

이러한 수자원은 실제 그리 많은 양이 아니기 때문에, 물 사용량이 많아지고 있는 최근에는 수자원을 보존하고 절약하는 것이 핵심 과제 중 하나가 되었다. 일상 생활에서 물의 오염을 방지하고, 물을 절약할 수도 있으며, 댐 건설이나 지하수 개발, 해수를 담수로 바꾸는 해수 담수화 기술 등을 통한 안정적인 수자원의 확보를 위한 노력은 현재에도 계속중이다.

 

2. 해수의 표층 수온 분포

두번째로 이야기할 내용은 해수의 온도이다. 수권 중 절대 다수를 차지하는 것이 해수이니만큼, 해수에 대한 특성을 이해하는 것은 우리에게 가장 중요한 과제라고 볼 수 있겠다. 해수의 온도는 크게 두 가지 관점에서 보는데, 하나는 바로 해수의 '표면'의 온도를 보는 것이다. 지구과학에서는 이를 '표층 수온 분포' 라고 한다.

다른 하나는 3번에서 이야기 할 '깊이'에 따른 온도를 보는 것이다. 이를 '연직 수온 분포' 라고 부른다. 먼저 표층 수온 분포에 대해서 보자.

해수의 표층 수온 분포 - 출처: 금성출판사

해수의 표층 수온 분포도를 보면 한가지 분명한 특징을 알 수 있다. 뜨거운 곳도, 차가운 곳도 모두 가로줄을 중심으로 동일한 온도 분포를 가지고 있다. 이를 통해 알 수 있는 사실은 다음과 같다. 해수의 표층 수온 분포는 '위도'의 영향을 받는다는 것이다.

저위도 (적도 지역)	표층 수온이 높다. (태양 에너지가 많이 도달)
고위도 (극 지역)	표층 수온이 낮다. (태양 에너지가 적게 도달)

한편 계절에 따른 영향도 물론 존재한다. 일반적으로 태양 에너지를 많이 받는 여름의 표층 수온 온도가 높은 편이며, 겨울철은 다소 낮은 편이다. 

3. 해수의 연직 수온 분포

해수의 연직 수온 분포 - 출처: 금성출판사

두 번째는 연직 수온 분포이다. 같은 위도상에서 아래로 내려갈수록 온도가 어떻게 변하는지에 대한 이야기라고 할 수 있겠다. 기본적으로는 깊어질수록 온도가 낮아질 것인데, 단순이 낮아지기만 하는 것이 아니라 두 지점을 경계로 특징이 나타나게 된다. 이에 대해 알아보자.

먼저 태양 에너지를 가장 많이 받는 수심이 깊지 않은 지역은 수온이 높다. 한편 바람도 불기 때문에, 이곳은 일정한 수온으로 서로 혼합된 형태로 존재한다. 이 층을 '혼합층' 이라고 부른다. 당연히도 혼합층은 태양 에너지가 강하면 온도가 높아지고, 바람의 세기가 강해지면 그 층이 두꺼워지게 된다.

한편 조금 더 아래로 내려가게 되면 온도가 급격히 떨어지게 된다. 더이상 바람도 없고 태양 에너지도 약하게 도달하기 때문이다. 이곳은 수심이 깊은 데서는 차가운 물이 존재하고, 수싶이 얕은 데서는 따뜻한 물이 존재한다. 다시 말하면, 대류 현상이 일어나지 않는다. 이러한 층을 '수온 약층' 이라고 한다.

마지막으로 온도가 낮아지다 보면 4도까지 낮아진 후 더 이상 낮아지지 않는다. 태양빛이 더이상 도달하지 못하는 이곳은 항상 수온이 4도 정도로 일정하게 유지된다. 이 층을 우리는 '심해층' 이라고 부른다. 깊이에 따른 해수는 이렇게 세 개의 층상 구조를 이룬다는 것이다.

혼합층	태양 에너지가 많아 수온이 높음 바람이 강할수록 두께가 두꺼워짐
수온 약층	깊이에 따라 수온이 급격하게 변화 따뜻한 물이 위에 있으며, 차가운 물이 아래 있으므로 '대류'가 발생하지 않음
심해층	태양 에너지가 거의 도달하지 않으므로 수온이 4도 정도로 매우 낮음 위도나 계절의 영향을 받지 않음

한편 위도 변화에 따라서 다음의 층상구조에 변화가 생긴다. 저위도 지역은 표층 수온이 높고, 바람이 약하기 때문에 혼합층이 얇게 나타나고, 고위도 극지방은 표층 수온이 4도 정도로 심해층과 거의 같다. 다시말해 층상 구조가 나타나지 않는다.

저위도	표층 수온이 높음 수온 약층이 뚜렷하게 나타남 바람이 약함. 혼합층이 얇음
중위도	바람이 강해 혼합층이 가장 두꺼움
고위도	표층 수온이 4도 정도로 매우 낮음 층상 구조가 나타나지 않음

 

4. 해수의 염분

해수는 '짠 물'이다. 간단히 말해 소금이 많이 들어있다는 말이다. 그러나 사실 염화 나트륨만 들어있는 것은 아니고 다양한 무기염류들이 들어 있는데, 이들을 통칭하여 '염류'라고 한다. 한편 이 염류의 양을 정량하기 위한 과학자들의 노력의 일환으로 한 가지 정의가 더 존재한다. 바로 '염분'이라는 것이다. 단순히 말해 짠 정도라고 보면 되는 염분은, 해수 1000 g에 녹아 있는 염류의 총량을 의미한다. 염류의 단위는 ‰(퍼밀)이나 psu(실용 염분 단위)를 사용한다.

염류	해수 1kg 중 염류 35g (염화 나트륨 27.2g, 염화 마그네슘 3.8g, 황산 마그네슘 1.7g, 황산 칼슘 1.3g 등)
염분 단위	‰(퍼밀), psu (실용염분단위)
전 세계 염분 평균	35 psu
염분의 변화 요인	증발량, 강수량(기후), 육지로부터 오는 담수량(지형), 빙하가 해빙이나 해수의 빙결

염분 역시 전 세계 바다의 표층에 대한 분포를 조사한다. 강수량과 증발량 사이의 관계에 따라 염분의 양이 결정되는데, 강수량이 매우 많은 저위도 지역의 경우 염분이 낮은 편이며, 고위도의 극지방 역시 담수인 빙하가 녹기 때문에 염분이 낮다. 반면 중위도 해역의 경우 건조한 기후의 특성상 증발량이 많아 염분이 높은 편이다.

저위도 (적도)	강수량 > 증발량 염분 낮다
중위도	건조한 기후 증발량 > 강수량 염분 높다
고위도 (극)	빙하가 녹음 염분 낮다

대한민국 주변 바다의 평균 염분은 33 psu인데, 이는 전 세계 평균인 35 psu보다 싱거운 정도라고 볼 수 있다. 이는 평균보다 강수량이 많은 지역임을 유추할 수 있다. 한편 황해와 동해를 비교해 보면, 황해는 중국 해역으로부터 담수의 유입이 많아 염분이 낮은 편이다.

그러나 이렇게 태양에너지나 강수량, 증발량이 변화한다고 해도 전체 염분을 구성하는 각각의 염류의 비율은 변하지 않는다. 우리는 이를 '염분비 일정의 법칙' 이라고 한다. 이는 아주 오랜 시간 동안 해수가 순환하며 골고루 섞였기 때문으로 볼 수 있다.

 

5. 해류

바다는 흐른다. 바다가 흐르는 이유는 지구에서 항상 일정한 방향으로 바람이 불기 때문이다. 이러한 바다의 흐름을 '해류'라고 한다. 지구상의 바다에는 많은 해류가 존재하는데, 이들 중 우리 나라 근처를 중심으로 한 몇 가지 해류에 대해 이야기해 보자.

해류는 뜨거운 물인 '난류'와 차가운 물인 '한류'로 구성된다. 먼저 난류에 대해 이야기해 보자. 우리나라로 흐르는 난류는 가장 큰 해류 하나를 중심으로 하는데 이 난류를 '쿠로시오 해류' 라고 한다. 쿠로시오 해류는 다시 한국과 일본 사이로 흐르는 '동한 난류'와, 황해 쪽으로 흐르는 '황해 난류'로 분리된다. 한편 한류는 오호츠크해쪽에서 남하하는 '연해주 한류'와 그것이 갈라져 동해안을 따라 남하하는 '북한 한류'로 구분한다.

한편 이러한 동한 난류와 북한 한류가 만나면 차가운 물과 뜨거운 물이 섞이게 된다. 따라서, 한류성 어종과 난류성 어종이 한 곳에 모여 좋은 어장이 형성되는데, 이를 '조경 수역'이라고 한다.

난류			한류
쿠로시오 해류	황해 난류	동한 난류	연해주 한류	북한 한류
북태평양 서쪽 해역을 따라 북상 우리나라 주변 난류의 근원	쿠로시오 해류의 일부가 황해를 따라 흐름	쿠로시오 해류의 일부가 동해안을 따라 흐름	오호츠크해에서 동아시아를 따라 남하	연해주 한류의 일부가 동해안을 따라 흐름
조경 수역	한류와 난류가 만나 영양 염류와 플랑크톤이 풍부 한류성 어종과 난류성 어종이 함께 분포. 좋은 어장.

조경 수역은 항상 같은 위치가 아니라 계절에 따라 변하게 되는데, 여름의 경우 난류가 강세이며 겨울의 경우 한류가 강세이다. 따라서 여름에는 북상하고, 겨울에는 남하하는 경향이 있다.

6. 조석 현상

수권에서 마지막으로 다룰 이야기는 조석 현상이다. 우리는 바다에 가면 밀물과 썰물을 관찰할 수가 있는데, 이런 밀물과 썰물에 의해 해수면의 높이가 변하는 현상을 '조석'이라고 한다. 조석에 의한 해수의 흐름을 '조류' 라고 하며, 밀물로 인해 가장 높이가 높아졌을 때를 '만조', 썰물로 인해 가장 높이가 낮아졌을 때를 '간조'라고 한다. 그리고 이러한 만조와 간조의 높이차를 '조차'라고 하며, 만조에서 만조 간조에서 다음 간조까지의 주기는 약 12시간 25분이다.

조석	조류	만조	간조	조차
밀물과 썰물에 의해 해수면의 높이가 변함	밀물과 썰물에 의한 해수의 흐름	밀물로 인해 해수면이 가장 높아졌을 때	썰물로 인해 해수면이 가장 낮아졌을 때	만조와 간조의 높이 차
조석의 주기	하루에 두 번 발생 12시간 25분

한편 이러한 조차가 가장 클 때를 '사리'라고 하며, 이러한 조차가 가장 작을 때를 '조금' 이라고 한다. 사리와 조금은 한달에 약 두 번정도 생긴다.

사리	한 달중 조차가 가장 크게 나타나는 시기
조금	한 달중 조차가 가장 작게 나타나는 시기
주기	한달에 약 두 번

 

Edited. 21.10.05