💧 우리가 몰랐던 ‘물’ 이야기 – 흔하지만 놀라운 과학

“물은 생명의 근원이다.”
이 말은 누구나 알고 있지만, 정작 우리는 물에 대해 얼마나 알고 있을까요?
흔하지만 신비로운, 익숙하면서도 놀라운 물의 과학 이야기를 소개합니다.

1. 물, 그저 흔한 액체일까?

지구 표면의 약 70%는 물로 덮여 있습니다. 하지만 그 많은 물 중 **우리가 실제로 마실 수 있는 물은 단 0.01%**에 불과하다는 사실, 알고 계셨나요?

대부분의 물은 바닷물이고, 담수는 빙하나 지하수 형태로 존재해 실제 가용한 양은 극히 적습니다.

그런데 더 놀라운 사실이 있습니다.
지구의 맨틀 아래에는 지표상의 모든 물을 합친 것보다 더 많은 물이 존재할 수 있다는 연구 결과가 있죠.

미국 지질학 연구에 따르면, 지하 600km 이상 깊이에 존재하는 광물 ‘링우다이트’ 내에 수소 원자가 다량 포함되어 있다는 점에서, 지구 내부에 막대한 양의 물이 갇혀 있을 가능성이 제기되고 있습니다.
즉, 우리가 아는 바다보다 더 큰 바다가 지구 안에 존재할 수도 있다는 말이죠.

2. 물의 독특한 물리적 성질 – Mpemba 현상과 그 외

물은 일상에서 가장 익숙한 액체지만, 과학적으로는 아주 이상한 성질을 가진 물질입니다.

• 고체(얼음)가 액체보다 가볍다 – 그래서 얼음이 물에 뜨죠.
• 비열이 크다 – 쉽게 데워지지도, 식지도 않기 때문에 기후 완화에도 큰 영향을 미칩니다.
• 표면장력이 강하다 – 곤충이 물 위를 걷거나, 물방울이 동글동글하게 유지되는 이유입니다.

그리고 그 중에서도 가장 흥미로운 현상은 바로 **음펨바 효과(Mpemba Effect)**입니다.

더운 물이 차가운 물보다 더 빨리 얼 수 있다는 사실, 알고 계셨나요?

1960년대 탄자니아 고등학생 Mpemba가 집에서 아이스크림을 만들다가 발견하여 처음 보고한 이 현상은, 여전히 완전히 설명되지 않았지만 여러 가설이 제시되고 있습니다:

• 더운 물은 증발로 인해 양이 줄어 더 빨리 얼 수 있다
• 내부 열 대류가 활발하여 열 전달이 빠르다
• 과냉각 상태를 건너뛰어 바로 얼어붙는다
• 녹아 있던 기체가 빠져 결정 구조 형성이 유리하다

즉, 조건에 따라 더운 물이 먼저 얼 수 있는 복합적이고 신기한 자연 현상인 것이죠.

3. 물 없이는 살 수 있을까?

모든 생명체는 물 없이는 생존할 수 없습니다.
인체의 약 60%는 물이며, 세포 내 화학 반응, 체온 유지, 노폐물 배출 등 거의 모든 생리 작용이 물을 기반으로 이뤄지죠.

미생물부터 고래까지, 생명의 근본은 수분의 존재입니다.
심지어 우주 탐사에서 ‘생명의 흔적’을 찾기 위한 첫 번째 단서는 항상 **”물이 존재했는가”**입니다.

화성, 유로파, 엔셀라두스 등에서 지하수나 얼음의 흔적이 발견되었을 때 과학자들이 흥분하는 이유도 바로 여기에 있습니다.

4. 일상 속 물, 우리는 얼마나 알고 있을까?

우리가 매일 접하는 물, 알고 보면 단순한 물 한 컵조차 다양한 성질과 조건을 품고 있습니다.

• 물은 섭씨 4도일 때 가장 밀도가 높습니다.
• 순수한 물은 전기 전도성이 거의 없지만, 미량의 이온만으로도 전도성을 가집니다.
• 물은 여러 물질을 잘 녹이기 때문에 ‘만능 용매(universal solvent)’라고 불립니다.
• 물의 끓는점과 어는점은 대기압에 따라 달라지고, 높은 고도에선 더 낮은 온도에서 끓습니다.

이처럼 물은 일상에서 흔하지만, 우주의 기본적인 화학과 생명 시스템을 연결하는 핵심 물질입니다.

5. 흙탕물에서 문명이 태어나다 – 인류와 강의 공존

황하, 메콩강, 갠지스강 같은 흙탕물이 흐르는 강가에서 수많은 고대 문명이 발달했습니다.
하지만 궁금하지 않으셨나요?

“그 탁한 물을 어떻게 마셨을까?”
“그 안의 물고기들은 어떻게 살았을까?”

인간의 지혜 – 흙탕물을 정수하다

고대인들은 침전 방식으로 물을 정화했습니다.
즉, 시간이 지나면 흙과 불순물이 아래로 가라앉는 성질을 이용해 윗물만 사용했죠.

또한 숯, 모래, 식물 뿌리 등을 이용한 자연 필터링 기술, 끓이는 방법, 도자기 필터 등을 활용했으며, 로마 시대에는 상수도와 저수지 시스템도 존재했습니다.

물고기의 생존 전략

탁한 강물에도 산소와 유기물이 풍부하고, 흐름이 있어 생태계가 유지되기에 충분한 조건이 됩니다.
메기, 잉어, 틸라피아 등 탁한 환경에 잘 적응한 물고기 종들이 강한 생존력을 보이며, 그 생태계 속에서 번식과 먹이 활동을 이어온 것입니다.

💡 마무리하며 – 물, 너무 당연해서 몰랐던 것들

물이 너무 당연해서 오히려 그 신비함을 잊고 살았던 건 아닐까요?
지표에 넘쳐나는 듯 보이지만 실제 마실 수 있는 건 0.01%, 지구 안에는 그보다 더 많은 물이 숨어 있고, 흙탕물에서도 생명은 적응하며 살아갑니다.
심지어 더운 물이 찬 물보다 빨리 얼 수도 있는 물,
그 독특함 속에 생명의 역사와 과학의 비밀이 모두 담겨 있습니다.

📌 다음 편 예고: “사막과 우주 속의 물 – 극한 환경에서 물은 어떻게 생명을 품을까?”