[지구온난화의 진실 上]빙산 녹아도 해수면 상승하지 않아
[지구온난화의 진실 上]빙산 녹아도 해수면 상승하지 않아
  • 남두호
  • 승인 2018.03.06 16:18
  • 조회수 31100
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전 세계 3%만이 풀 수 있는 문제. 출처:페이스북 캡쳐
전 세계 3%만이 풀 수 있는 문제. 출처:페이스북 캡쳐

한때 SNS상에서 '전 세계 3%만이 풀 수 있는 문제'라는 제목의 게시물이 화제가 된 바 있다. '커다란 그릇 속에 얼음이 떠 있는데 얼음이 녹으면 그릇 속의 물은 어떻게 될까?'라는 문제다. 정답 보기로는 '1.늘어난다 2.줄어든다 3.그대로'가 제시됐다.

 

정답은 3번 '그대로'이다. 이 문제는 물과 얼음의 기본 성질만 알면 쉽게 풀 수 있다.

 

문제 풀이

문제를 풀기 위해서는 먼저 물과 얼음의 특성 두 가지를 알아야 한다.

 

물이 얼면 부피는 증가한다. 출처:네이버 지식백과
물이 얼면 부피는 증가한다. 출처:네이버 지식백과

첫 번째, 물이 얼면 10% 가량 부피가 증가한다.

물은 수소(H+) 원자 2개와 산소(O-) 원자 1개로 구성된 화합물이다. 물이 얼음으로 상태가 변할 때 수소 결합이 강해진다. 이때 물 분자들이 육각형의 구조를 이루게 되고, 그 사이에 빈 공간이 생겨 부피가 10% 정도 증가한다. 반대로 얼음이 녹을 때에는 수소 결합의 일부가 끊기고 물 분자 사이의 간격이 줄어들어 부피가 작아진다.

두 번째, 물의 밀도는 1이고, 얼음의 밀도는 0.9이다.

얼음이 물에 뜨는 이유는 물보다 밀도가 낮기 때문이다. 만약 부피 1L의 얼음을 물에 넣으면 90%에 해당하는 0.9L만 물에 잠기고, 0.1L만이 수면 위로 노출된다. 빙산의 경우, 우리가 물 위에서 볼 수 있는 크기는 전체의 약 10%로, 나머지 90%는 물 밑에 있다. '빙산의 일각'이라는 말이 여기서 나온 것이다.

 

얼음의 밀도는 0.9이다. 90%만 수면 아래로 잠긴다.
얼음의 밀도는 0.9로, 90%만 수면 아래로 잠긴다.

이제 문제를 풀어보자. 얼음의 밀도는 물의 90%에 해당하므로 얼음을 물에 넣는다면 부피 90%만이 물에 가라앉게 된다. 문제의 그림을 살펴보면, 수면 위로 노출된 얼음의 부피는 10%, 수면 아래도 잠긴 얼음의 부피는 90%라 할 수 있다.

여기서 얼음이 녹는다고 가정하면, 부피가 10% 감소하니 물 밖에 노출된 얼음의 부피는 줄어들며 사라진다. 따라서 이미 물에 떠 있는 얼음은 녹아도 물의 높이를 변화시킬 수 없다.

 

물에 떠 있는 거대한 얼음 덩어리는 빙산이라 한다. 출처:pixabay
물에 떠 있는 거대한 얼음 덩어리는 빙산이라 한다. 출처:pixabay

해수면 상승의 원인①- 빙하의 해빙

그렇다면 지구 온난화로 해수면이 상승하고 있는 현상은 어떻게 봐야할까? 여기서 우리는 용어의 차이에 주목해야 한다. 우리가 흔히 사용하고 있는 '빙하'의 뜻은 '대륙의 넓은 지역을 덮고 있는 얼음층'을 의미한다. '빙산'은 빙하의 하위개념으로 '빙하로부터 분리되어 해면을 표류하는 얼음 덩어리'를 뜻한다.


따라서 위 문제는 '빙산의 해빙으로 인한 해수면의 높이 변화'를 묻는 질문으로도 해석할 수 있다. 즉, 빙산은 해수면 상승에 기여하지 못한다. 해수면 상승을 일으키는 요소는 바로 빙하의 해빙이다.

여기서 한 가지 더 재미있는 사실이 있다. 이 원리에 따르면 북극 지역은 기온이 올라가더라도 해수면은 상승하지 않는다. 대륙이 없는 북극엔 바다 위로 떠다니는 빙산만 존재하기 때문이다. 앞서 살펴봤듯이 빙산은 아무리 녹아도 그 자체로는 해수면이 높아지지 않는다.  

반면 남극은 대륙 위에 평균 두께 3km정도로 두꺼운 얼음층을 이루고 있다. 육지 위의 얼음이 녹아 바다로 흘러들어갈 경우 자연히 해수면은 상승한다.

해수면 상승의 원인②- 물의 팽창

 

액체에 열을 가하면 부피가 팽창한다. 출처:네이버 지식백과(비상교육)
액체에 열을 가하면 부피가 팽창한다. 출처:네이버 지식백과(비상교육)

북극의 빙산이 녹는다고 안심할 문제 또한 아니다. 빙산과 같은 흰색 물체는 빛을 받으면 대부분을 반사시키지만 바다와 같이 어두운 물체는 빛을 대부분을 흡수한다. 북극의 빙산이 줄어들면 그만큼 바다가 차지하는 면적이 넓어진다. 결국 빛을 반사하는 정도가 줄어들어 열의 형태로 흡수된다.

문제는 바다가 열을 흡수할수록 물도 팽창한다는 점이다. 물질의 온도가 높아지면 분자들의 운동이 활발해져 분자와 분자 사이의 간격이 멀어지게 되고, 부피가 증가하게 된다. 냄비에 물을 가득 채운 후 가열하면 물이 흘러넘치는 것을 관찰할 수 있는데 이러한 현상이 나타나는 것도 역시 물이 열팽창하기 때문이다. 따라서 해수면 상승은 빙하가 녹아내리는 탓도 있지만, 열을 흡수한 바닷물이 팽창하는 것도 중요한 원인이다.

이렇듯 해수면 상승을 비롯한 지구 온난화 문제는 바로 우리가 직접적으로 피해를 볼지도 모르는 불길한 가능성들이다. 지금부터라도 당장 우리 세대를 위해 환경 문제에 관심을 가져야 할 때가 아닐까?

 

<외부 필진 콘텐츠는 이웃집과학자 공식 입장과 다를 수 있습니다>


환경영향평가원 남두호(nam2ho@naver.com)




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