물은 수문학으로 지구를 수구로 불러야 한다고 하는데

 

오랫동안 강우 기록을 통계적으로 분석해 일년에 비가 얼마나 오는지, 한번에 얼마나 많이 오는지, 또 얼마나 자주 오는지를 예측한다. 이것을 다루는 학문을 수문학이라고 한다. 수문학은 물과 관련된 근원적인 문제를 연구하는 학문이다. 공학이 아닌 문학으로 불리는 것은 아마도 하늘에서 내리는 비를 인간이 공학적 계산으로 풀기에는 한계가 있음을 인정하고 논리적 탐구의 영역으로 구분한 것이 추측된다. 한편 기록적인 폭우로 도시가 침수되고 하천이 범람할 때마다 피해복구와 아울러 그 피해 원인을 찾는데 관련 시설을 제대로 운영하지 못한 인재인지 아니면 너무 많은 비를 내린 천재인지를 따진다. 대부분은 인재로 결론지어진다. 하지만 2002년 강원도 동해안을 쓸고 지나간 태풍 루사는 하루에 870mm의 어마어마한 비를 강릉지역에 쏟아부었다. 우리나라에 일년 동안 내리는 비의 양 1300mm를 고려하면 일년 동안 내리는 비의 2/3이 하루에 내린 셈이다. 그리고 비를 재는 측우기에 있어서 대부분은 장영실이 발명했다고 하는데 2010년 기상청에서 측우기 발명자는 세종대왕의 아들 문종이 1441년에 만들었다고 공식 입장을 발표했다. 그가 만든 5월 19일을 발명의 날로 정했다. 측우기는 세계 최초로 비의 양을 측정한 기구로 이탈리아의 카스텔 리가 1639년의 우량계보다 200년 앞서 발명한 것이다.

 

2020년 나사는 달에 물이 있다는 결정적인 증거를 공개했다. 달에 존재하는 물의 양은 대체로 흙 1㎥에 340mm정도라고 한다. 생각보다 물의 양이 많은 것을 알려주고 있다. 한편 지구는 물이 2/3으로 덮혀 있다. 물의 양은 14억㎥로 지구라기보다 수구라고 불러도 될 것이다. 이런 물이 많은데 물을 차지하기 위해 전쟁도 불사하고 다투는 이유는 무엇일까. 물의 97.5%정도 우리가 직접 이용할 수 없는 바닷물이다. 나머지 2.5%는 민물 내지 담수인데 이마저도 대부분은 우리가 직접 이용할 수 없는 빙하와 만년설로 존재한다. 우리가 비교적 쉽게 이용할 수 있는 호수와 하천 또는 지하수로 존재하는 물의 양은 전체의 1%수준이다. 우리가 직접 이용할 수 있는 하천과 호수에 있는 물로 한정하면 그 양은 더욱 줄어들어 0.0086%에 불과하다. 지구상에 존재하는 물의 1/10000도 되지 않는 양이다. 지구에 엄청나게 물이 있음에도 전 세계 인구의 1/4은 여전히 물 부족으로 고통받고 있다. 그리고 물은 순환을 통해 지속적으로 공급된다는 생각에 고갈에 대한 고민을 많이 하지 않는다. 지구에서 일년 동안 증발하는 물의 양은 485조톤으로 424조톤이 바다에서 증발되고 나머지 61조톤이 육지에서 증발된다. 증발로 만들어진 485조톤의 구름 중 385조톤은 바다에 비로 내리고 나머지 100조톤은 육지에 내린다. 따라서 육지에서 31조톤은 육지에 비로 내린 다음 바다로 흘러드는 양이 된다. 증발은 물을 깨끗하게 정화하는 역할을 하고 강우량은 육지에 일정한 양의 물을 공급하는 역할을 한다. 하지만 1950년부터 1990년까지 40년 동안 인류의 물 수요는 3배나 증가했다. 전문가들은 2050년이면 전 세계 인구가 90억명이 되어 절반은 물 부족에 시달릴 것이라고 경고한다

 

우리나라는 한때 오해로 물 부족국가로 알고 있었다. 1인당 연간 물 사용 가능량이 1천㎥미만인 국가는 물 기근 국가, 1천 -1.7천㎥인 국가는 물 스트레스 국가, 1.7천㎥이상인 국가는 물 풍요국가로 분류된다. 우리나라는 1인당 물 사용량이 1500㎥가량으로 산정되어 물 스트레스 국가로 분류된다. 이는 일년 내내 내리는 강수량이 적어서 그렇다고 할 수 있으나 일년 동안 내리는 비는 1300mm로 세계 평균 807mm보다 1.6배나 많다. 하지만 배가 여름에 집중되어서 쏟아져 적절한 관리가 어렵고 인구밀도가 높아 1인당 이용 가능한 강수량은 세계 평균의 1/6에 불과하다 그런데 물 부족을 체감하지 못하는 이유는 상수도 보급률이 99.4%때문이라고 한다. 거의 모든 가구가 상수도를 이용하고 있다. 그러기 위해서는 다양한 곳에서 물을 끌어와야 한다. 하천과 호수는 물론이고 지하수도 예외가 아니다. 그러므로 이들은 점점 고갈되어 가고 있다.

 

고산지대인 양구에서 사과를 재배한다고 한다. 대구를 주산지로 했던 사과는 경북과 충북을 지나 강원도까지 올라갔고 제주도의 한라봉은 경주에서 신라봉이라는 이름으로 재배되고 있다. 날씨는 자주 변하지만 기후는 변하지 않는 것이 일반적이다. 즉 기후는 특정지역의 날씨를 30년 동안 평균한 자료이기 때문이다. 그러나 기후변화는 대기 중에 이산화탄소로 대표되는 온실가스가 증가해 지구가 점점 따뜻해지면서 폭우, 폭염등의 기상이변이 잦아지는 현상이다. 지구의 평균온도는 산업혁명 이전에 비해 1.09도 높아졌다고 한다. 문제는 온도의 상승 속도가 너무 빠르고 다른 기상 현상에도 영향을 미쳐 악순환이 가속화된다는 점이다. 지구 평균온도가 올라가 빙하가 녹으면 극지방을 덮고 있던 하얀 얼음은 검푸른 바다로 바뀐다. 햇빛을 반사하던 하얀색이 햇빛을 흡수하는 검푸른 빛깔로 바뀌면서 지구에 흡수되는 태양에너지의 양이 늘어난다. 바다는 더 따뜻해지고 빙하가 녹는 속도는 더 빨라진다. 바닷물이 따뜻해지면 증발하는 수증기량도 늘어나는데 수증기도 이산화탄소처럼 지구를 따뜻하게 하는 온실가스 역할을 한다. 이런 악순환을 거치면서 지구 온도의 상승 속도는 점점 빨라진다 지구가 따뜻해지면 육지와 바다에서는 더 많은 수증기 증발이 일어난다. 그러므로 어떤 지역은 가뭄이 계속되고 어떤 지역은 기록적인 폭우가 쏟아지는 기상이변이 벌어진다.

 

하수종말처리장

의사를 대상으로 지난 150년 동안 의학분야의 이정표가 될만한 업적에서 1위는 상하수도 2위는 항생제 3위는 마취제 4위는 백신 5위는 DNA구조 발견 순위로 꼽았다. 인류평균 수명이 1900년 47세에서 1999년에는 77세로 100년 사이에 30년 가량 늘어났는데 이는 상하수도 보급으로 1900년 주요 사망 원인이었던 폐렴, 결핵, 콜레라가 확연하게 줄었기 때문이라고 했다. 전 세계를 공포로 몰아넣었던 콜레라는 대표적인 수인성 전염병이다. 물에 원인이 있는 전염병이라는 의미이다. 당시 영국에서는 나쁜 공기가 전염병을 옮긴다고 생각했다. 그런데 이 주장에 대해 잉글랜드 의사 존 스노는 콜레라 환자 발생기록을 지역별로 차이가 있지 그 차이는 급수원에 따라 달라진다는 사실이었다. 콜레라 감염 경로가 오염된 물이라는 사실이 밝혀졌고 상하수도 시설이 보급되는 계기가 되었다. 우리나라는 1976년 청계천 하수종말처리장을 시작으로 꾸준히 확대하여 2020년 기준 하수처리율이 95%를 넘어섰다. 상하수도 보급 덕분에 콜레라, 이질, 장티푸스 등의 수인성 전염병은 우리나라에서 거의 사라졌다. 저개발국에서 발생하는 질병의 80%는 수인성 질병이라고 한다.

 

물은 고체인 얼음이 되면 부피가 커지기 때문에 가벼워져서 물 위에 뜬다고 배웠다. 물이 얼음이 되면서 부피가 커지고 그래서 가벼워진다는 사실이다. 하지만 지구상에 존재하는 거의 모든 물질은 고체가 되면 부피가 작아지면서 무거워진다. 고체가 액체보다 가벼운 물질은 물이 거의 유일하다. 만약 물이 지구상의 다른 물질처럼 얼음이 될 때 부피가 작아져 물보다 무거워진다면 호수 밑에 사는 생물들은 얼음에 갇혀 죽음을 맞이할 것이다. 그러나 물 위에 얼음은 오히려 보온 덮게 역할을 하여 추운 겨울에 얼음이 더 두꺼워져 차가운 공기를 차단하는 효과로 얼음 아래 사는 생물을 보호한다. 또한 물이 얼음으로 될 때 부피가 커지는 물의 독특한 성질은 육상 생태계를 유지하는 데도 결정적 역할을 한다. 즉 식물이 자라는데 필요한 부드러운 흙을 공급할 수 없다. 거대한 바위 틈 사이에 스며든 물이 얼어 팽창하면서 큰 바위는 작은 바위로 그리고 자갈 모래 나중에는 흙으로 된다. 물론 겨울에 수도관이 파열하는 것도 물이 얼어서 팽창하여 생긴 일이다

 

한강 결빙 측정 구역

기상청이 한강 결빙을 측정하는 곳은 한강대교로 노들섬과 남쪽에 있는 올림픽대로의 중간지점이다. 이는 1906년에 다리 대신 노들 나루터라는 뱃터였다. 나루터가 있어 관측을 위한 접근이 쉬웠고 서울을 통과하는 한강의 중간지점에 있었다. 일반적으로 영하 5도 정도 추운날씨가 3일 이상 지속되면 한강이 얼었다. 주로 1월 13일경에 결빙이 되었다. 한강 결빙 소식이 오면 화천 산천어 축제 인제 빙어축제가 시작을 알렸다. 그런데 아무리 매서운 한파가 몰려와도 얼지 않는 호수가 있는데 춘천의 소양호이다. 인제와 양구의 소양호 상류지역은 얼지만 소양댐 수문이 있는 곳은 얼지 않는다. 소양호뿐 아니라 수심이 깊은 대형 호수 대부분은 겨울에도 수면이 얼지 않는다. 이는 수온에 따라 달라지는 물의 밀도에 있다. 수온이 낮아지면 밀도가 커져 무거워진다. 이는 차가운 물과 따뜻한 물이 위아래로 순환할 수 있다는 것을 말한다. 물이 교체되는 대류현상으로 수면의 온도는 생각만큼 빨리 내려가지 않는다. 이 대류현상은 호수 전체에서 일어나는 순환이기 때문에 수심이 깊은 호수일수록 순환에 긴 시간이 걸리고 수면의 온도가 내려가는 속도도 느려진다 영하의 날씨가 며칠째 계속되어도 깊은 호수의 수온은 좀처럼 0도 아래로 떨어지지 않는다 그러나 수심이 낮은 호수인 경우는 수온이 빨리 내려가 수면이 얼음으로 뒤덮힌다