해수의 특성

소금은 만드는 방식에 따라 여러 종류가 있으나 그중 우리에게 가장 친숙한 것은 해수를 그대로 증발시켜 만든 천일염이다. 천일염에는 일반적으로 소금의 성분으로 알고 있는 나트륨 이외에도 마그네슘, 칼슘 등의 미네랄을 다량 포함하고 있어 식용으로 많이 이용되고 있다. 세계적으로 유명한 소금들 역시 대부분 천일염이다. 천일염을 만들기 위해서는 일단 해안가에 반듯하고 단단한 땅을 만들어 바닷물을 끌어 올린다. 그리고 단계별로 여러 차례 바닷물을 증발시켜 농도가 높아진 바닷물을 결정지로 보내 소금 결정을 얻는다. 소금물의 농도가 어느 정도 이상이 되면 소금꽃이라고 하는 결정이 형성되어 물에 뜨게 되고, 시간이 지나면서 소금 결정이 바닥에 쌓이게 된다. 이 결정들을 모아서 근처에 만들어 놓은 소금 창고로 옮겨 놓고 간수를 빼면 적당량의 수분을 지닌 천일염이 탄생한다. 결정지로 보내기 전의 바닷물을 함수조 또는 함수 창고라는 시설물에 보관하기도 하는데, 함수조는 비가 올 경우농도가 짙어진 소금물을 보관하기 위해 구덩이를 파고 낮은 지붕을 씌운 것이다. 바닷물에는 여러 물질이 녹아 있는데 이를 염류라고 한다. 이들 염류는 강물에 의해 육지로부터 유입되어 오거나 해저 화산 활동 등을 통하여 바닷물에 녹아든 것이다. 염분은 바닷물 1kg에 녹아 있는 염류의 총량을 나타낸 것으로, 단위는 psu를 사용한다. 전 세계 해양의 염분은 평균적으로 약 35psu이지만 해역에 따라 다르다. 염분이 해역에 따라 다른 까닭은 무엇일까? 해수의 표층 염분은 강수량과 증발량, 강물의 유입, 해수의 결빙이나 해빙 등의 영향을 받아 해역에 따라 다르게 나타난다. 이 중에서 강수량과 증발량의 영향을 크게 받는다. 일반적으로 강수량에 비해 증발량이 클수록 염분이 높다. 극지방은 강수량에 비해 증발량이 적어 대체로 표층 염분이 낮은 편이다. 해수가 어는 해역에서는 물이 얼면서 포함되어 있던 염류가 주위의 해수로 빠져나가기 때문에 표층 염분이 높게 나타난다. 한편, 연안 지역은 담수의 유입량이 많으므로 해양의 중심부에 비해 염분이 낮다. 해수에는 산소와 이산화 탄소 등 여러 기체가 녹아 있으며 일반적으로 수온이 낮을수록 잘 녹는다. 이중 해수 중에 녹아 있는 용존 산소는 해양 생물의 호흡 등 생명 활동에 필요하며, 해수의 특성을 결정하는 요인으로도 작용한다. 용존 산소는 대기 중의 산소가 해수면에 녹아 들어오거나 해양 생물의 광합성을 통하여 공급된다. 따라서 용존 산소량은 햇빛이 도달하는 해면 가까이에서 가장 많고, 이후 수심이 약 1,000m까지는 동식물의 호흡과 유기물질의 분해 등에 용존 산소가 사용되면서 급격히 줄어든다. 한편, 한대 해양에서는 용존 산소량이 많은 표층 해수가 가라앉아 심해에 분포하기 때문에 수심 1,000m 이하에서 용존 산소량이 약간 높아진다. 최근에 우리나라 부근에서 잡히는 물고기의 종류가 달라지고 있다. 주로 여름철에 동해에서 잡히던 오징어가 한겨울에도 동해는 물론 황해에서도 잡히고 있다. 반대로 겨울철에 많이 잡히던 명태는 거의 사라지고 잡히지 않는다. 표층 수온은 해수면에 도달하는 태양 복사 에너지양의 영향을 크게 받는다. 태양 복사 에너지가 많이 도달하는 저위도에서는 표층 수온이 높고, 고위도로 갈수록 줄어들어 표층 수온은 낮아진다. 한편, 해수의 수온은 깊이에 따라 달라진다. 표층에서 태양 복사 에너지의 대부분을 흡수하므로 수온은 수심이 깊어질수록 낮아져야 한다. 그러나 해수면 위를 부는 바람에 의해 해수가 혼합되면서 수온이 일정한 혼합층이 생긴다. 보통 바람이 강한 해역일수록 혼합층의 두께가 두껍지만, 고위도 지역의 경우에는 표층 수온이 너무 낮아 표층과 심해층의 온도 차이가 거의 없어 깊이에 따른 층상 구조가 발달하지 않는다. 한편, 수심이 1,000m 이상의 깊은 곳은 태양 복사 에너지가 거의 도달하지 않아 수온이 매우 낮고, 위도에 관계없이 거의 일정하다. 이층을 심해층이라 한다. 심해층과 혼합층 사이에는 두 층의 온도차 때문에 수온이 급격히 변하는 수온 약층이 형성된다. 수온 약층은 아래로 갈수록 수온이 낮아져 안정한 층을 이루며, 혼합층과 심해층 사이의 물질 교류가 일어나지 않게 한다. 해수의 밀도는 수온, 염분, 수압의 영향을 받는다. 주로 수온과 염분의 영향을 크게 받으며, 수온이 낮을수록 염분이 높을수록 밀도는 커진다. 해수의 밀도는 수심에 따라 증가하는데, 밀도가 급격하게 증가하는 수온 약층을 경계로 밀도가 큰 심층 위에 밀도가 작은 표층이 떠 있는 안정한구조를 이루고 있다. 그러나 표층에서 수온과 염분이 변하여 해수의 밀도가 커지면 무거워진 해수가 가라앉으면서 해수의 연직 이동이 일어난다. 한편, 수온과 염분 등의 특성이 비슷한 해수 덩어리를 수괴라고 한다. 특정한 조건에서 형성된 수괴는 다른 곳으로 이동해도 수온이나 염분과 같은 고유의 특성이 계속 유지된다. 이러한 수괴를 분석하는 데 이용되는 수온-염분도는 수온과 염분 변화에 따른 밀도 변화를 함께 나타낸 도표이다. 수온-염분도를 이용하면 해수의 수직 안정도를 파악할 수 있고, 수괴의 이동이나 기원도 추정할 수 있다. 동해에서 햇빛이 도달하지 않는 수심 200m 이상 깊은 곳의 바닷물을 해양 심층수라고 한다. 해양은 혼합층, 수온 약층, 심해층으로 이루어진 층상 구조를 가지고 있으며, 혼합층과 심해층 사이에 위치한 수온 약층은 심해층의 차가운 물과 위쪽 수면 가까이의 따뜻한 물로 이루어진 혼합층이 활발히 섞이지 못하게 한다. 그 결과 혼합층과 심해층의 물은 마치 물과 기름처럼 서로 경계를 유지하며 분포하게 되는데, 이 심해층의 물이 ‘해양 심층수’를 형성한다. 얕은 바닷물 속에 있는 유기물과 오염 물질들은 수심 200m까지는 내려오지 못하기 때문에 해양 심층수는 깨끗한 상태를 유지할 수 있다. 또한 심층수는 바닷물의 흐름에 따라 지구 전체를 순환하게 되는데, 그 순환 속도는 매우 느려 오랜 세월 동안 심해에 머물면서 수온은 거의 2!C 정도로 일정하며, 수온이 낮아 세균이나 미생물이 번식하기 어렵고 질소, 인, 규소와 같은 무기 영양염류를 풍부하게 함유하고 있다. 오염에서 자유롭고 미네랄과 영양염류가 풍부한 장점을 지닌 해양 심층수는 최근 식수 및 식품, 화장품, 의약품 등 다양한 방면에서 사용되고 있다. 특히 우리나라의 동해는 해양 심층수가 풍부하여 울릉도와 독도를 비롯한 동해 인근 지자체와 정부주도로 심층수 관련 제품 개발이 활발히 진행 중이다. 또한 심층수를 이용한 농업, 양식업 등에 관한 기술도 연구 중이다.