박수현의 오션월드<37>바다에 존재하는 소금

지구 물의 대부분은 바닷물이고 바닷물에는 안전하게 흡수 할 수 있는 양의 70배가 넘는 소금이 들어 있다. 소금을 너무 많이 먹으면 몸속의 대사 과정에 위기가 닥친다. 몸속으로 들어온 소금을 희석시키기 위해서는 모든 세포에서 물 분자들이 쏟아져 나와야 하므로 세포가 정상 기능을 하는 데 필요한 물이 절대적으로 부족하게 된다. 또한 혈관 속의 염분을 걸러내야 하는 신장(콩팥)이 한계를 넘어서면서 기능을 상실하고 만다. 인류를 비롯한 육상 생명체가 바닷물을 마시지 못하는 이유이다.

지구 물의 대부분은 바닷물이지만 사람을 비롯한 대부분의 육상 동물은 바닷물을 마실 수 없다.

평균적으로 1ℓ의 바닷물 속에는 약 35g의 소금이 녹아 있다. 지구상의 모든 바닷물을 증발시켜 소금을 만든다면 그 무게는 무려 5경ｔ(5000억ｔ의 10 만 배)이나 된다. 이 소금을 지표면에 쌓아서 편평하게 고르면 지구 전체는 140ｍ 두께의 소금층으로 덮이게 된다. 소금의 99%·는 염소 나트륨 황 마그네슘 칼슘 칼륨의 6가지 원소로 구성되어 있다. 우리가 짠맛을 느끼는 것은 염소와 나트륨의 화합물인 염화나트륨(NaCl) 때문인데 소금의 성분 중 염화나트륨이 차지하는 양이 80%나 되니 소금 하면 짠맛을 연상하게 된다. 바닷물을 짜게 만드는 주성분인 염소(Cl)와 나트륨(Na)은 어떤 과정을 거쳐 바다에서 만나게 되었을까? 과학자들은 해저 화산이나 땅 위의 화산이 폭발할 때 화산 가스 등의 분출물에서 나온 염소 성분이 바닷물 속으로 녹아들어 갔으리라 추정한다. 여기에 육지의 암석을 구성하는 원소 중 가장 흔한 나트륨이 오랜 풍화작용으로 빗물에 씻겨 바다로 흘러들어 염소와 만나면서 염화나트륨(NaCl)이 만들어졌을 것이라 이야기한다.

지구상의 모든 바닷물을 증발시키면 지구 전체는 140ｍ 두께의 소금층으로 덮이게 된다.

염분의 농도는 1000에 대한 비율, 즉 천분율로 표시하며 천분율의 기호는 ‰(퍼밀)이다. 염분의 농도는 바다에 따라 차이가 있다. 크게 순환하는 태평양, 대서양, 인도양 등의 농도가 33∼37‰에 달하므로 세계 해양 평균 염분의 농도는 35‰로 계산된다. 그러나 지역에 따라 농도는 큰 차이가 있다. 증발량이 강수량보다 많은 데다 강물의 유입이 적은 홍해와 페르시아만은 염분이 45‰이나 되며 하천의 유입량이 많고 큰 바다와의 순환이 제한된 발트해는 10‰ 이하가 되기도 한다. 아라비아반도 북서부에 있는 사해는 염분이 300‰이나 된다. 보통 바닷물보다 거의 10배나 염분이 높다. 염분이 높아지면 물의 밀도가 높아져 부력도 커져 맨몸으로 물에 들어가도 몸이 둥둥 뜬다. 사해(死海)라는 이름은 높은 염분 때문에 박테리아를 제외한 생물이 살 수 없기에 붙여졌다.

사해의 염분은 300‰이나 된다. 염분이 높아지면 물의 밀도가 높아져 부력이 커진다.

그런데 바닷물은 매일 증발하는 데 녹아 있는 소금의 양은 어떻게 일정하게 유지될까? 이에 대한 답은 1977년 갈라파고스 해저산맥에 있는 심해열수분출공 발견을 통해 찾게 되었다. 지각 속으로 스며든 물이 심해에 있는 분출구를 통해 다시 바다로 돌아온다는 설명이다. 그런 과정은 빠른 속도로 일어나지는 않지만 오랜 시간을 두고 일어나면서 바다의 염분 균형을 맞추게 된다.

심해열수분출공은 생명에 관한 관점을 바꾸어 놓기도 했다. 열수분출공 주변에서 광합성이 아닌 화학합성에 기반을 둔 새로운 생태계가 발견되었기 때문이다. 현재 300여 종이 동정되었으며, 불과 수십ｍ 떨어진 심해 생태계와 연계성이 전혀 없는 완전히 독립된 생태계인 것으로 밝혀졌다. 열수생태계의 기초가 되는 특별한 미생물들은 분출공에서 나오는 특정 화학물질을 이용, 생화학적 작용을 통해 신진대사를 한다. 거대 관벌레, 대합, 홍합, 특별한 벌레 같은 기괴한 동물은 이들 미생물과 공생하면서 화학 에너지에 의존해 진화한 것으로 보인다.

바닷물에는 소금뿐 아니라 미량의 광물자원이 포함되어 있다. 바닷물이 엄청나게 많기 때문에 총량은 어마어마한 수치지만 이를 채취하는 데 필요한 경비를 고려하면 상업적 가치는 미미하다. 금을 예로 들면 바닷물 1k㎥당 4.2㎏의 비율로 녹아 있어 지구 전체 바다에 85억~90억ｔ의 금이 있을 것으로 추정된다. 하지만 이 양을 환산하면 378만ℓ당 0.01g 정도이니 채산성은 없다. 또한 바닷물에는 매우 미량의 우라늄이 녹아 있다. 농도는 3ppb(parts per billion, 10억 분의 1g)에 불과하지만, 바닷물에 녹아 있는 전체 우라늄은 지상에서 채취 가능한 우라늄보다 500배 정도 많은 양이다. 이 우라늄을 모두 채취할 수 있다면 100만kW급 원자력발전소 1000개를 10만 년 동안 가동할 수 있다. 이와 같이 바닷물에 유용한 자원이 많다는 사실은 오래전부터 알려졌지만, 소금을 제외하면 농도가 너무 낮아 경제적 채취는 이루어지지 않고 있다. 세계 각국이 바닷물에서 유용한 자원을 효율적으로 채취하기 위한 기술 개발에 관심을 가지는 이유다.

바닷물에는 여러 가지 광물자원이 녹아 있지만 35‰의 소금 외에는 농도가 너무 낮아 경제적 가치가 부족하다. 충남 태안군 염전에서 어민이 천일염을 생산하고 있다.