물의 3가지 상태의 열역학적 물성치

1. 열용량 및 비열

<열용량>
얼음(ice) : 37.6 J/mol/K [1]

물(water) : 75.2 J/mol/K [1]

수증기(steam) : 35.9 J/mol/K [3]

<비열>

얼음(ice) : 2.108 kJ/kg/K [3]
물(water) : 4.187 kJ/kg/K [3]
수증기(steam) : 1.996 kJ/kg/K [3]

2. 녹는점, 끓는점

녹는점 0℃, 끓는 점 100℃

3. 잠열

얼음 → 물 (융해 잠열) : 5.98kJ/mol [1] (6.01kJ/mol [2],  334kJ/kg [3])

물 → 수증기 (증발잠열) : 40.5kJ/mol [1] (40.7kJ/mol [2], 2270kJ/kg [3] )

4. 등온 압축성(isothermal compressibility)[1]

얼음 : 2 (N·m²)^-1

물 : 4.9 (N·m²)^-1

5. 열 전도도(thermal conductivity)[1]

얼음 : 2.1 J/s/m/K

물 : 0.58 J/s/m/K

참고문헌

[1]Water: a matrix of life(2^nd ed), Felix Franks, Royal Society of Chemistry (2000).

[2]General Chemistry(5^th ed), Ebbing (1996).
[3]http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-d_162.html

전염병 창궐과 깨끗한 물의 소중함

 요즘 구제역이 전국 축산농가를 공포로 몰아가고 있고, 또한 신종플루가 또 한번 시민들의 건강에 위협요인이 되고 있습니다. 엎친데 덮친 격으로 조류독감마저 확산되고 있습니다. 어느덧 바이러스(virus)에 의한 전염병 창궐기가 도래했습니다. 사실 이는 새로운 현상은 아니고 인류의 역사에서 계속 반복된 것입니다. 최근의 바이러스에 의한 전염병 창궐 그 이상으로 더 무서운 것은 깨끗하지 않은 물에 의한 수인성 전염병이었습니다.

다음 글은 전염병과 관련한 내용을 잘 정리해 둔 것이어서 일부 전재하였습니다.
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■ 전염병을 가리키는 말들

팬데믹(pandemic) : 광범위한 영역에 걸쳐 퍼지는 전염병. 세계보건기구(WHO)는 △많은 사람들에게 갑자기 △심각한 증상을 일으키는 질병이 발생해 △사람들 사이에서 쉽게 퍼지는 것을 팬데믹으로 규정하고 있다.
에피데믹(epidemic) : 팬데믹처럼 대륙을 넘나드는 것은 아니지만, 비교적 넓은 영역에 퍼지는 전염병.
신데믹(syndemic) : 두 개 이상의 질병이 결합돼 퍼지는 전염병.
엔데믹(endemic) : 외부에서 유입되지 않은, 그 지역 내 감염원에 의해 옮겨지는 풍토성 전염병.
역병(plague) : 전염병을 가리키는 일반적인 명칭이지만 주로 유럽 선(腺)페스트(bubonic plague·흑사병)를 가리킴.
감염성 질환(infectious disease) : 바이러스·박테리아·원생생물·다세포 기생생물 등에 의해 옮겨지는 질환의 총칭.


■ 역사 속의 전염병들165~180년 : 로마제국 천연두 유행, 500만명 사망
541~750년 : 비잔틴제국 선(線)페스트 대유행
14세기 : 선페스트(흑사병) 대유행, 유럽 인구 3분의 1 인 7500만명 사망
1618~1648년 :‘30년 전쟁’ 중 독일군 선페스트·티푸스로 800만명 사망
1665년 : 런던 대역병으로 영국에서 10만명 사망
1812년 : 나폴레옹군 러시아 공격 중 티푸스로 수십만 명 사망
1816~1826년 : 아시아 대역병(콜레라)으로 인도·중국 등지에서 1500만명 사망
1852~1860년 : 중국, 일본, 필리핀, 한국, 중동 등 2차 아시아 대역병
1881~1896년 : 유럽·러시아 콜레라로 80만명 사망
1865~1917년 : 3차 아시아 대역병으로 200만명 사망
1889~1890년 : 중앙아시아에서 시작된 아시아 독감으로 100만명 사망
1899~1923년 : 러시아 콜레라 유행, 50만명 사망
1902~1904년 : 4차 아시아 대역병, 인도·필리핀 100만명 사망
1918~1922년 : 러시아 티푸스 대유행, 300만명 사망
1918~1919년 : 스페인 독감으로 2000만~5000만명 사망
1957~1958년 : 아시아 독감으로 세계에서 200만명 사망
1968~1969년 : 홍콩 독감으로 세계에서 100만명 사망


# 인류와 함께 한 전염병의 역사한 지역 내에서 발원하지 않은, ‘세계화된 전염병’의 첫 사례로 꼽을 수 있는 것은 165~180년 로마제국의 마르쿠스 아우렐리우스 안토니우스 황제 시절에 유행한 전염병이다. 근동 지방(현재의 시리아·레바논·이스라엘·팔레스타인 지역)에 파병됐던 로마 군인들이 병에 걸려 귀국하면서 이탈리아 반도 전역으로 전염병이 퍼졌다. ‘안토니우스 역병’이라 불리는 이 병으로 500만명 이상이 숨진 것으로 보인다. ‘의술의 아버지’로 일컬어지는 당대의 의학자 갈렌의 이름을 따 ‘갈렌 역병’이라 하기도 한다. 사학자들은 이 병이 천연두나 홍역이었을 것으로 추정한다.
541~750년 비잔틴 제국에서 유행한 ‘유스티니아누스 역병’은 14세기 흑사병과 같은 선(腺)페스트로, 북아프리카 에티오피아와 이집트에서 유럽으로 넘어갔다. 전염병이 최고조에 달했을 때에는 콘스탄티노플(현 이스탄불)에서만 하루에 1만명씩 숨져나갔다는 기록이 남아 있다.
선페스트는 14세기 유럽 전역을 초토화시켰고 17세기까지 수시로 재발해 유럽인들을 괴롭혔다. 현대의 학자들은 14세기 흑사병이 몽골·중앙아시아의 설치류에서 시작된 것임을 밝혀냈다. 인류와 동물 사이, 오랜 바이러스의 교환을 보여주는 사례다.
근래에는 위험이 많이 줄었지만, 티푸스도 빼놓을 수없는 전염병이다. 집단생활을 하는 군대나 교도소, 선박에서 많이 발생한다고 해서 유럽인들은 ‘막사 열병(camp fever)’, ‘감옥 열병’, ‘선박 열병’ 등으로 부르기도 했다. 십자군 전쟁에 나선 유럽 각국과 영주들의 군대가 티푸스로 많은 타격을 받은 것으로 전해진다. 1489년 스페인 그라나다에서 무슬림들과 맞붙은 기독교 군대는 3000명을 전투 중에 잃은 반면, 티푸스로 3만명을 잃었다. 17세기 신성로마제국의 ‘30년 전쟁’과 19세기 나폴레옹 전쟁 때에도 군인들이 이 병에 많이 희생됐다.

세계 최고의 역사학자로 평가받는 미국 시카고대학 윌리엄 맥닐 교수는 <전염병의 세계사>(1975년)라는 역작에서 “전염병은 인류의 역사를 바꿔왔다”고 지적했다. 전염병은 한 사회 내에서 인구 구조와 노동 조건, 정치적 역학관계를 바꿀 뿐 아니라 지구적인 차원에서 문명의 형성·전파와 인간의 대규모 이주에도 영향을 미친다. 미시적, 거시적 양 측면에서 세계사의 흐름을 바꾼다는 것이다.
맥닐 이후의 모든 문명사론들은 바이러스를 비롯한 병원체들이 인류 역사에 미친 영향들을 빼놓지 않는다. 소·말·양·돼지 같은 대형 포유류가 없었던 신대륙의 주민들은 동물에서 기원한 바이러스들에 취약해 유럽인들의 침략과 함께 들어온 전염병에 몰살당했다. 카리브해 히스파니올라 섬의 주민들은 1518년 스페인인들에게서 천연두가 옮아와 인구 절반을 잃었다. 멕시코 테노치티틀란에서도 비슷한 시기 천연두로 15만명이 죽었다. 17세기 멕시코에서는 홍역으로 200만명이 숨진 것으로 추정된다. 몇몇 학자들은 북·남미 원주민 인구의 95%가 유럽에서 건너간 전염병에 희생된 것으로 추정한다.

# '콜레라 시대'에서 '인플루엔자 시대'로

노벨문학상을 받은 콜롬비아 작가 가브리엘 가르시아 마르케스의 소설 중에는 <콜레라 시대의 사랑(El Amor en los Tiempos del Colera)>이라는 유명한 작품이 있다. 지구적인 인구 이동이 벌어졌던 19세기는 ‘콜레라의 시대’였다. 아시아를 강타한 수차례의 대역병(大疫病)들이 중국·인도·인도네시아 등에서 수천만명의 목숨을 앗아갔고, 유럽·미주 등지로 전파됐다.
20세기에는 두 차례 세계대전을 거치는 동안 수많은 군인들과 빈곤한 민중들이 전염병에 희생됐다. 20세기의 가장 무서운 전염병으로는 에이즈(AIDS·후천성면역결핍증)를 들 수 있다. 인체면역결핍바이러스(HIV)에 의해 전염되는 에이즈는 현대의 대표적인 팬데믹(세계적인 전염병)이다. 1981년 미 CDC에 의해 처음 보고된 이래 갈수록 감염자가 늘고 있다. 바이러스의 치명성은 발생 20여년이 지나면서 다소 누그러들었으나, 여전히 세계에서 3320만명이 이 병에 감염된 채로 살고 있고 연간 200만명 이상이 HIV에 목숨을 잃는다.
에이즈는 성적 접촉, 수혈, 수직감염(임신부에게서 태아로의 전염) 등으로만 옮겨지는 특이한 질병이다. ‘치사율 100%’라는 점 때문에 큰 공포를 불러일으켰던 에볼라(ebola) 바이러스와 HIV는 아프리카의 영장류에게서 인간으로 전파됐다는 공통점이 있다. 이 때문에 “환경파괴형 바이러스”라 지적하는 사람들도 있다.

인플루엔자의 대유행도 20세기 전염병의 한 특징이다. AI 사태를 계기로 새삼 부각되면서 널리 알려진 ‘스페인 독감’과 ‘아시아 독감’, ‘홍콩 독감’ 등의 인플루엔자가 지구촌을 휩쓸었다.
1918~19년 스페인 독감의 바이러스는 조류를 통해 전염된 H1N1으로 추정된다. 2007년 미국 질병통제예방센터(CDC) 과학자들은 알래스카의 영구 동토층에 매장돼 있던 시신의 폐 조직에서 지금은 박멸돼 사라진 스페인 독감 바이러스 유전자를 추출, 되살리는데 성공했다. 과학자들은 이 바이러스와 현재 기승을 부리고 있는 AI 바이러스(H5N1) 간의 상관관계를 연구하고 있다. 그러나 이같은 ‘바이러스 부활시키기’에 대해 “위험을 자초하는 짓”이라는 비판도 만만찮았다. 의료·보건 전문가들은 인플루엔자 바이러스들이 수시로 모습을 바꾸며 변종을 만들고 있다는 점을 무엇보다 우려하고 있다.
아시아를 강타한 사스는 처음에 병원체가 규명되지 않아 ‘괴질’로 불렸다. 뒤에 신종 바이러스가 규명돼, ‘사스코로나 바이러스’라는 이름이 붙여졌다. 중국 남부 광둥성, 홍콩 등지에서 발생해 ‘모든 것을 다 먹는 중국인의 식생활’이 원인으로 지목되기도 했다. 또한 사스 사태는 중국 당국의 비협조적이고 불투명한 행태로 인해 악화된 측면이 있어, 보건의료 시스템의 ‘민주화’가 얼마나 중요한지를 방증해줬다.
최근의 ‘글로벌 전염병’들은 여행, 항공기, 이주, 지역간 식량교환(식품 원재료의 수출·입) 등과 밀접한 관련을 맺고 있다. 다만 과거에 비해 예방시스템과 치료제가 발달해 대규모 희생자를 내는 전염병의 종류가 줄어들었을 뿐이다. 글로벌 전염병의 위협은 세계화 시대를 살아가는 지구인들에게는 피할 수 없는 위험이다.

중요한 것은 제3세계의 수많은 전염병들, 예를 들면 아프리카 인구의 대부분을 위협하는 에이즈라든가 황열병·뎅기열 같은 열대성 풍토병, 콜레라·장티푸스를 비롯한 빈국들의 수인성(水因性) 전염병들이 AI나 H1N1 바이러스 같은 유행병보다 더 많은 이들의 목숨을 상시적으로 빼앗고 있다는 점이다. 사람들의 관심이 타미플루와 AI 백신에 쏠려 있을 때, 지구상 수많은 아이들은 깨끗한 물이 없어 죽어가고 있는 것은 역설적인 현실이다.

출처: http://blog.aladin.co.kr/ttalgi21/2828866

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< 참고 >
 2008년에 국내 출판된 '바이러스 도시'(김영사)는 19세기 가장 큰 대도시 중 하나였던 런던에서 어떻게 콜레라가 수많은 시민의 목숨을 앗아갔는지를 보여준 책이다. 그런데 이 책의 제목(원래 영문판 제목은 The Ghost Map이다)에 있는 바이러스란 말은 실제 콜레라의 원인인 콜레라균에는 적합하지 않은 말이다. 바이러스(virus)와 세균(bacterium)은 미생물학의 분류상 다른 생물종이다. 참고로, 지금 우리 사회에 창궐하고 있는 구제역, 신종플루, 조류독감 등의 전염병은 온통 바이러스에 의한 것이다. 수인성(water-borne) 전염병의 대명사, 콜레라는 지금 지진 후유증을 앓고 있는 아이티에서 중대 전염병이다.

물...아이가 마셔서 좋은 물?

#1. 영국 맨체스터 시내에 있는 막스앤스펜서 생수 진열대. 맨체스터 근교에서 나오는 유명한 생수인 ‘벅스톤(Buxton)’은 이곳에서 성인들에게 인기있는 제품이다. 그리고 대학생들로 보이는 젊은이들은 프랑스의 유명 브랜드 ‘에비앙(Evian)’을 집어든다. 아이들과 함께 온 부모들은 벅스톤이나 에비앙과 함께 또다른 프랑스의 유명 브랜드 ‘볼빅(Volvic)'을 집어든다.

#2. 서울 강남역 근처 한 편의점. 대학생 정도로 보이는 젊은이들이 에비앙을 집어 든다. 그 옆에 선 30대의 회사원은 ‘삼다수’를 집어든다. 또다른 중년의 신사분도 ‘삼다수’를 집어들고 문을 나선다.

#3. 대전 둔산동, 2개월된 아이를 키우는 젊은 엄마는 요즘 분유 때문에 걱정이 많다. 모유수유가 어려워 어쩔 수 없이 분유를 먹이고 있는데 분유와 관련되어 걱정되는 언론보도가 있따르고 있기 때문이다. 최근 분유의 대장균 검출 기준을 정부가 1년전 조용히 풀어줬다는 언론보도(http://news.donga.com/3/all/20100126/25674330/1) 때문이다. 그리고 물이 늘 걱정이다. 지금껏 수돗물은 안심할 수 없다고 해서 국내 유명 브랜드 정수기를 쓰고 있는데, 물 저장 조내에 미생물막이 형성되어 오염될 수 있다고 하니 걱정이 태산이다. 할 수 없이 수돗물을 끓여서 분유를 타고 있지만, 마음 한켠에는 수돗물 공급 배관이 과연 얼마나 깨끗한지 걱정이다.

어린아이에게 좋은 물은 어떤 것일까? 여러 사람들이 필자에게 질문할 때마다 필자는 3가지를 든다. 첫째 안전한 물이다. 미생물 안전성, 유해물질 안전성에서 완벽한 물이 제일 중요하다. 둘째 몸에 필요한 성분이 포함된 물이다. 대표적인 것이 미네랄을 함유한 물이다. 셋째 맛있는 물이다. 어린아이에게도 좋아하는 물과 그렇지 않은 물이 있다. 먼저 세 번째 것부터 살펴보자. 필자가 영국에서 유학하면서 깨달은 것 한 가지는 유럽에서는 어린이가 좋아하는 물과 어른들이 좋아하는 물이 별도의 생수로 판매되고 있다는 것이었다. 물맛이 다소 텁텁하다고 느끼는 물은 예외없이 칼슘과 마그네슘의 함량이 높은 물이다. 많은 유럽사람들은 자연적 조건상 대개 칼슘 함량이 높은 물을 마셔왔다. 그렇지만 유럽에서도 어린아이들은 칼슘과 마그네슘이 많이 포함된 물을 텁텁하고 약간 쓴 맛처럼 느낀다. 그래서 어린아이들은 거의 대부분 미네랄 함량이 매우 적은 생수인 볼빅을 선호한다. 이에 비해 어른들은 대부분 에비앙처럼 미네랄 함량이 다소 높은 물이 맛있다고 느낀다(참고로 위 예의 벅스톤의 미네랄 함량은 에비앙과 볼빅의 중간 정도). 대개 볼빅은 너무 밋밋하고 싱거운 물이라고 느낀다. 그런데 국내에선 약간 다른 편인 것 같다. 많은 사람들이 제주 삼다수처럼 미네랄이 적은 물도 싱겁게 느끼지 않는 것 같다.

한편 물맛에 영향을 크게 미치는 미네랄의 양은 실제 우리 몸에서 늘 미네랄을 필요로 하기 때문에도 중요하다. 이것이 위 둘째 기준에 해당되는 설명이다. 에비앙과 볼빅을 포함하여 국내 시판 중인 생수들을 살펴보면 미네랄의 양이 천차 만별이다(http://www.mydaily.co.kr/news/read_pr.html?newsid=200906240806088024). 외국산인 에비앙에는 약80mg/L의 칼슘과 약 26mg/L의 마그네슘이 들어 있는데, 이에 비해 국내산 제주 삼다수에 담긴 칼슘양은 에비앙의 30분의 1, 마그네슘은 10분의 1에 불과하다. 개인적으로 필자는 어른들의 경우 비교적 미네랄이 상대적으로 많이 함유된 물을 마시는 게 자연스러운 것이라고 생각한다. 미네랄을 우리 몸에서 필요로 하기 때문에 그러하다. 한편, 수돗물에 담긴 미네랄은 지역에 따라 상당히 다르며 국내에서도 그러하다. 예를 들어 서울시 수돗물의 경우 그 양은 에비앙의 4분의 1가량 된다. 이 정도면 미네랄이 제주 삼다수나 볼빅보다 상당히 많고 벅스톤보다는 적은 양이다. 이런 관점에서 수돗물도 마시기에 괜찮은 물이다. 다만 배관 문제만 걱정없다면 말이다.

사실 배관 문제 때문에 많은 사람들이 집에서 정수기를 사용하고 있다. 공식적으로 우리나라 정수장에서 보내는 물은 다른 나라 수돗물과 비교하여 품질이 그리 떨어지지 않는다. 문제는 집안의 수도꼭지에서 나오는 물은 정수장에서 보내는 물과 동일하지 않다는데 있다. 사람들이 정수기를 그토록 많이 쓰는 이유다. 그런데 이 정수기가 문제다. 바로 좋은 물 기준의 첫 번째에 대한 설명이다.

국내에서 많이 사용되는 역삼투 정수기는 여러 가지 문제점을 갖고 있다고 지적받아 왔다. 자연의 물에는 대개 미네랄이 다량 녹아 있다. 그런데 역삼투 정수기는 이 모든 미네랄을 걸러 버린다. 이렇게 미네랄이 없는 물이 몸안에 들어가면 우리 몸의 미네랄 농도를 희석하여 낮추는 효과가 있는 셈이다. 미네랄까지 걸른 물이니 바이러스나 세균 등을 거의 거를 수 있어 역삼투 정수기를 선호하는 분들은 미생물 안전성에 대해 안심하는 경향이 있다. 그런데 대개 우리나라에서 사용하는 정수기는 냉온수기이며 저수조를 갖고 있다. 역삼투 정수기를 통과한 물이 저수조에서 재오염되는 일이 발생할 수 있다. 결국 역삼투 정수기를 쓴다고 안심할 수는 없는 형편이다. 게다가 역삼투 정수기는 물을 절반이상 버리게 된다. 절반 이하의 물만 우리가 마시고 나머지는 하수구로 간다. 에너지 낭비, 물낭비가 일어나는 셈이다.

아이를 위해 좋은 물을 찾는 부모들의 심정은 정말 진실된 것이다. 이런 부모님들이 뜻밖에 우는 사례가 많다. 어디선가 알칼리수가 좋다고 하는 말을 얼핏 듣고 알칼리 이온수기 제조업체들의 광고만을 믿고 가끔 무턱대고 이를 사시는 분들이 있다. 그런데 이 분들은2009년 3월에 식품의약품안전청이 알칼리수를 마음껏 얼마든지 먹으라는 것은 허위 광고라고 범국민적으로 홍보하기 시작한 것을 모르고 있다. 우리 몸의 체액은 수소이온농도(pH)가 7.4이다. pH값 7이 중성이므로 우리 몸속 물의 pH는 거의 중성인 셈이다. 매우 약한 알칼리성 정도라고 보면 된다. 그런데 우리 몸에 pH 10 이상되는 알칼리수를 매일 매일 다량 쏟아 넣으면 건강에 부담이 될 수밖에 없다는 것을 식품의약안전청은 경고하고 나선 것이다. 공식적으로 알칼리이온수 제조기는 의료기기로 분류된다. 의료기관에서 쓰는 2등급의 의료기기로 분류된다(http://www.kfda.go.kr -> 뉴스/소식 -> 알려드립니다). 따라서 먹는 샘물, 정수기 물과 같은 물이 아니므로 사용상의 주의사항과 사용방법을 정확히 알고 써야 한다. 마시는 물은 특별히 질병관리나 의학적인 이유가 아니라면 우리 몸속의 성분과 유사한 물을 먹는 것이 자연스러운 것이다. 그리고 자연스러운 것이 탈이 없고 마시고 기분도 좋게 만드는 것이다.

최근 놀라운 내용이 발표되었다. 우리나라에 유통되는 국산 정수기들의 미생물학적 안전성이 의문시 된다고 한국미생물학회 공익위원회가 발표한 것이다. 한국미생물학회 공익위원회는 지난 12월 소비자에게 올바른 정보 제공을 목적으로 국내 시장에서 시장점유율이 가장 높은 주요 정수기 공급업체들을 포함하는 6개 기업에 각 정수기의 미생물학적 안전성에 관한 자료 제출을 요청하여 검토한 결과 이러한 결론을 얻었다고 학회 발간 잡지인 ‘미생물과 산업’(2009년 12월호, 32~34쪽,http://www.msk.or.kr/msk/htm/mi_viewd.jsp?seq=3006)에 발표하였다.

우리나라에 유통되는 국산 정수기들은 크게 역삼투압(reverse osmosis) 방식과 필터여과방식으로 나눌 수 있는데, 특히 역삼투압 방식의 경우 단점이 많은 것으로 분석되었다. 필터여과방식은 질산염과 같은 무기이온성분의 제거에 효과적이지 않다. 반면, 역삼투압방식은 보론과 같은 저분자 무기물 제거에 한계가 있으며 특히 70% 정도의 물을 그대로 흘려보내 수돗물을 낭비하는 큰 문제점을 갖고 있다. 이는 저탄소 녹색성장이라는 전세계적 흐름과 정부정책을 거스르는 셈이어서 큰 문제점으로 파악된다. 국산 정수기들은 두 방식 모두 냉온수기 형태로 사용되는 경우가 대부분인데, 이 때 냉온 저수조에 물이 머무르면서 미생물막이 저수조내에 다시 생겨나 미생물이 증식하는 문제점이 지적되었다. 이미 지난해 초 공중파 언론매체(MBC 불만제로) 등에서 이에 대해 문제점을 제기한 바 있으며, 구조적인 개선이 이루어지지 않는 한 해결하기 어려운 문제로 파악되었다.

조사된 정수기 중 유일하게 미국 수입품인 시걸포(Seagull IV)만이 미생물학적 안전성에 대한 자료를 제대로 제출하였고, 바이러스나 병원성세균, 원생동물포자를 충분히 안전하게 제거하는 성능을 제시한 것으로 조사되었다. 이 제품은 이미 내로라하는 국내 고급 주상복합건물에 다수 채택되어 있는데, 향후 국민건강 및 소비자 보호, 그리고 국내 시장 방어를 위해서는 국내 정수기업체들의 연구개발투자가 절실한 실정으로 파악된다. 이미 많은 가정과 식당, 급식소 등에서 널리 사용되는 정수기에 대해, 향후 국민적 관심은 더욱 높아질 것이다. 공익위원회는 정수기 선택시 꼼꼼히 미생물 안전성 자료를 확인하고, 사용 용도에 적합한 것인지 그리고 유지관리를 어떻게 제대로 해야 하는지를 확인할 것을 당부했다. 참으로, 우리 아이가 마시는 물에 관심이 있는 엄마들이 꼭 염두에 두어야 할 내용이다.

물의 특이성 5 - 물의 표면장력

표면 장력(surface tension)은 기체와의 접촉 계면에서 작용하는 물분자들간의 인력에 의해 나타나는 현상이다.
물의 표면장력은 온도에 의존하며, 보통 온도가 올라갈수록 표면 장력이 작아진다. 그런데 물의 표면장력은 여러 물질에 비교해 볼 때 유난히 높은 특징이 있다. 이러한 높은 표면장력 덕분에 많은 수생식물, 동물들이 현재의 모습으로 물의 표면에서 살아가고 있는 셈이다.

물의 표면장력은 수은이나 나트륨을 제외하고는 대부분의 유체에 비해 상당히 큰 특징을 갖고 있다. 물의 표면장력은 20'C에서 72.75dyne/cm로 에탄올 22.3, 메탄올 22.6, 올리브유 32.0, 노르말헥산 18.4에 비해 상당히 높은 편이다.

물의 특이성 4 - 물의 점도

점도(viscosity)는 분자간 상호 인력에 의해 흐름에 대해 생기는 저항을 의미한다. 쉽게 끈적끈적한 정도를 의미한다고 할 수 있다. 예를 들어 꿀의 경우 매우 끈적끈적하며 물에 비해 점도가 상당히 높은 경우다. 물은 다른 유체에 비해 상대적으로 낮은 점도를 갖고 있다고 할 수 있다.

보통 점도는 온도에 의존한다. 즉 일정한 압력하에서 온도가 높아지면 점도가 작아지고, 온도가 낮아지면 점도가 커지는 것이 일반적이다.

점도는 또한 압력에 의존한다. 즉 일정한 온도하에서 압력이 높아지면 점성이 커지고 압력이 낮아지면 점성이 작아진다. 그런데 물의 경우 30'C이하의 온도에서 압력을 가할 경우, 물의 점도가 증가하지 않고 감소하는 부분이 존재한다. 다시말해 압력을 가했는데 오히려 물의 유동성이 더 좋아져 물의 흐름이 더 빨라지는 상황이 발생되는 것이다.

(참고문헌: Korean Journal of Chem. Eng., 10(2), 124-126 (1993))

물의 특이성 3 - 유난히 비열이 큰 물질

사람의 체온은 평균 36.5'C라고 한다. 만약 물이 사람 몸의 2/3를 차지하지 않고 다른 물질이 차지한다면 어떠할까? 아마 생명활동 자체가 완전히 다른 양상일 것이다. 물이라는 물질이 우리 몸을 채우고 있어 사람의 평균 체온은 외부의 영향에도 비교적 안정되게 유지되는 특징이 있다. 이 배경에는 물의 비열이 유난히 크다는 사실이 자리하고 있다

비열(specific heat)이란 단위 온도를 올리는데 들어가는 에너지(열)로 정의된다. 물 1g을 1'C 올리는데 필요한 에너지는 1cal로, 물의 비열은 아주 높은 값에 해당된다. 이는 에탄올의 비열에 비해 1.7배 이상 큰 값이다. 그리고 금속인 알루미늄보다 4.6배,  철보다 는 9.3배나 큰 값이다.

이렇게 물의 비열이 크기 때문에 물은 지구환경의 기후변화를 주관한다. 외부 온도가 영도이하로 심하게 내려가면 바닷물이 보관한 열을 내놓고, 외부 온도가 30도 이상 올라가면 온도를 흡수하여 외부 열을 빼앗아 보관한다. 열의 저장소로서 바닷물은 매우 중요한 역할을 수행하며, 오늘날 전지구적 기후변화에 대한 걱정은 물이 어떠한 역할을 하느냐와 깊이 관련된다.

비열이 크다는 얘기는 물이 열전달 매체로서는 적합하지 않을 수 있다는 얘기이다. 열을 받고 내놓는 속도가 느리기 때문이다.  반면, 열저장매체로는 적합할 수 있다.

지금 북극의 빙하가 녹으면서 바야흐로 기후변화에 대한 두려움이 전 인류에 드리워져 있다. 아직도 이산화탄소 등 온실가스의 배출이 100% 원인인지 명확하지는 않지만, 명백한 것은 비열이 큰 물의 상변화가 일어나는 것은 분명 큰 변화를 예고한다는 것이다. 결과적으로 고체상의 얼음이 줄어들고 액체상의 물이 늘어나면서 다른 한편으로는 바다물 평균 온도가 떨어질 수 있을 것이다. 이 결과가 어떻게 귀결될지 아직 인류의 예측은 매우 큰 불확실성을 갖고 있는 것 같다.

물 분자의 극성 - 많은 물질을 용해시키는 용매

물분자는 구조적으로 고유의 특징을 갖고 있다.  물분자를 구성하는 수소원자와 산소원자가 서로 전기음성도(electronegativity)에서 큰 차이가 있어서 물분자는 극성 공유결합(polar covalent bond)을 이루고 있다.

물분자의 모형은 크기가 상대적으로 큰 산소원자가 가운데 있고 좌, 우 양쪽에 수소원자가 붙어 있는 모양이다. 이 때 수소-산소-수소가 만드는 각도는 180도가 아니라 104.5도로 알려져 있다. 이것은 산소가 수소보다 높은 전기음성도를 갖고 있어 산소가 공유 전자를 자기쪽으로 강하게 끌어강기기 때문이다. 이에 따라 물분자의 산소원자는 약한 음전하를 띠고 있으며, 이에 비해 양쪽의 수소원자는 약한 양전하를 띠고 있게 된다. 결과적으로 물은 전기적으로 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 갖는 극성 분자이다.

(출처: http://www.wikipedia.com/)

물분자들간에 수소결합을 이루는 것은 음전하를 띤 산소원자와 양전하를 띤 수소원자간에 인력이 작용하기 때문으로 이해된다. 수소결합으로 인해 물분자들이 낱개로 움직이지 않고 분자들의 덩어리처럼 움직이는 것은 물이 갖는 중요한 특징이다. 그리고 여기에 영향을 주는 요인들이 무엇이냐에 따라 물과 관련한 여러가지 '설'과 '주장'이 있어왔다.

물분자가 극성 공유결합을 이루고 있어 물은 많은 극성 물질을 녹이는 용매(solvent)로 작용한다. 대표적으로 소금(NaCl)과 같이 이온결합을 이루는 물질은 물에 매우 잘 녹는다. 산이나 알칼리성 물질도 물에 매우 잘 녹는다. 전하를 띤 이온성 물질은 물에 매우 잘 녹는다. 지하수나 호수, 바닷물에 존재하는 많은 이온성 물질은 마찬가지로 우리가 이런 물을 먹기 때문에도 우리 몸에 풍부하게 존재한다. '미네랄'이 들어간 물을 먹는 게 좋다는 주장은 이런 맥락에서 이해된다.

물은 인간에게 생명의 고향으로 편안함과 위안, 활기를 제공해 준다. '친수환경'이란 요즘 유행어는 그냥 잠깐 나타났다 사라지는 용어는 결코 아니리라.