로 속도의 분포
가 생긴다. 기름 등은 점성이 풍부하고 일반적으로 액체가 기체보다 점성이 크다.
물의 점성은 온도에 따라 그 크기가 변하게 된다. 즉 온도가 0℃일 때 점성이
가장 크며, 온도가 높아질수록 점성은 작아진다. 점성의 크기를 나타내는 고유의
상수를 점성계수 또는 동점성계수(점성계수를 밀도로 나눈 값)로 표시한다.
④ 표면장력(Surface tension): 물 분자사이에는
분자끼리 모든 방향에서 끌어당기는 힘이 작용
하는데 이 힘을 응집력이라 하고, 다른 분자끼리
끌어당기는 힘을 부착력이라 하며, 이와 같이
응집력과 부착력의 차이로 발생하는 것을 표면
장력이라 한다.
예를 들면 물과 공기의 경계면에서 물분자의
응집력이 공기분자와 물분자 사이에 작용하는
부착력보다 크게 되어 물 표면을 최소화하려는
힘이 발생하는데 이슬방울이나 물방울이 여기에 해당된다. 그림처럼 얇은 금속
반지를 물 표면에 놓고 위로 당기면 금속 반지에 물이 달라붙게 되는데 이것
역시 표면장력에 의한 영향이라 할 수 있다.
온도(℃)
0
5
10
15
20
25
30
표면장력
75.6
74.9
74.2
73.5
72.8
72.0
71.2
[표] 물의 온도에 따른 표면장력(σ, dyne/cm)의 변화
수도꼭지를 약간 열면 물이 꼬리를 끊으면서 표면이 가장 작은 구형으로 되어
떨어지는 것이나 물에 사는 소금쟁이가 물위를 가볍게 돌아다니는 것도 표면장력
때문이다.
⑤ 모세관현상: 물은 고체 면에 접하면 산소를 포함하고 대부분의 고체는 물 속의 수소
분자와 결합하게 되므로 서로 부착하려는 성질을 갖게 된다. 부착력의 크기는
온도, 고체면의 종류 상태에 따라 변한다. 만약 부착력이 응집력 보다 크면 물은 고체면을 퍼지면서 적시게 되나, 응집력이 더 크게 되면 물방울과 같은 곡면을 형성하게 된다. 왼쪽 [그림]과 같이 물위에 가는 관을 세우게 되면 부착력이 모세관 내의 물의 중량보다 크게 되어 그 만큼 모세관 내의 수위를 상승시키게 되는데 이러한 현상을 모세관현상 (capillary phenomenon)이라 한다. 모세관 현상은 물과 고체사이의 부착력과 물분자간의 응집력의 상대적 크기에 영향을 받는다. 오른쪽 [그림]에서 부착력이 응집력 보다 큰 물의 경우에는 모세관 위로 올라가고, 수은의
경우처럼 응집력이 더 크면 반대로 내려간다. 물의 모세관 상승높이는 관의 재료·
관의 직경 등에 의하여 결정된다. 관의 직경이 두 배가되면 끌어올리는 힘도 두
배가된다. 그러나 물의 무게는 직경의 제곱에 비례하므로 결국 모세관상승 높이는
관의 지름에 반비례한다.
모세관의 상승높이 h = [4σcosβ]/[γd]
σ : 표면장력(kg/m), β : 접촉각, γ : 단위체적당비중량(kg/ℓ) 물의 경우 1,
d : 모세관 직경(m)
모세관 현상이라는 특질이 있기 때문에 식물이 영양분을 흡수하고, 체내 혈액이
순환할 수 있다. 이 능력의 비밀은 물분자의 성질 속에 감춰져 있다.
⑥ 부력(buoyancy) : 정지된 물에 잠겨있거나 떠있는 물체(고체)는 물에 의하여 수직
상방향으로 힘을 받는다. 이것이 물체에 작용하는 부력이다. 부력의 크기는 물체가
유체 속에 잠긴 체적에 해당하는 물의 무게와 같고 그 방향은 수직상방향이다.
이것을 아르키메데스(Archimedes)의 원리라 한다.
FB = γv (FB : 부력, γ : 물의 비중량(1kg/ℓ), v : 부피(㎥))
물체의 무게가 부력보다 클 때에는 물체는 가라앉고, 물체의 무게와 부력이 같을
때는 물 속의 어느 곳에서나 정지해 있다. 그러나 물체의 무게가 부력보다 작은
때에는 물위에 뜬다. 배가 물위를 항해한다든가 사람이 물 속에서 수영하는 것 역시
물의 부력을 이용한 것이다. 고대 그리이스의 히에로(Hiero)왕은 새로 만든 왕관이
순금인가를 알기 위하여 아르키메데스1)를 불러 이를 조사하도록 하였다. 그는
왕관을 실로 묶어 물이 가득 찬 용기 속에 넣었을 때의 무게와 넘쳐흐른 물의 체적
을 이용하여 새 왕관이 순금이 아니라는 것을 알아냈다.
⑦ 수압: 정지 상태의 물에서 동일 수심에서의 압력은 전후·좌우·상하의 모든 방향에
서 같은 세기의 힘이 미치게 되며 그 크기는 물 의 깊이에 의해 정해진다.
p=γh (p : 압력(kg/㎡), γ: 물의 비중량(1000kg/㎥), h : 수심(m))
압력은 유체의 비중량과 깊이에 따라 변하게 된다.
결론
- 인류문명의 역사는 물과의 투쟁역사라고 해도 과언이 아니다. 강의 범람과
극심한 가뭄이라는 자연의 도전조건에 대응하여 인류는 물을 다스리고 이용
하는 응전의 과정을 통하여 문명을 발 달시켜 왔다. 그렇게 인간은 물과 떼려
야 뗄 수 없는 관계에 있음에도 불구하고 항상 물을 함부로 쓰는 것에 그치지
않고 절약하지 않는 것은 물론이고 오염물질을 섞어 방류하여 수질을 심각한
상태에 이르게 했다. 이미 여러 해 전부터 우리나라는 물 부족국가였음에도 그
누구도 물 사용에 대한 고삐를 늦추지 않았다. 예전 우리 부모님 세대에서는
물을 사먹어야 하는 이 시점을 상상이나 하셨을까... 우리는 물에게서 많은
것을 배우며 살고 있는 듯하다. 물처럼 더욱 잔잔하게... 물처럼 더욱 냉정
하게... 물처럼 더욱 맑게... 물처럼 더욱 낮게... 물처럼 더욱 무애없이... 물처럼
더욱 부드럽게... 물처럼 더욱 겸허해질 필요가 있어야 한다. 부디 2007년
마무리는 환경을 정복해야 하는 대상이 아닌 함께 공존해야하는 친구로 받아
들이는 시간이 되었으면 하는 바램을 가져본다.
참고문헌
한국빗물 협회 - http://www.korearainwater.or.kr/
환경 수호 환경 연합회 - http://www.envnews.com/
빗물오염 차세대 환경 - http://www.chasedai.co.kr/
노란물고기 - http://www.yellowfish.or.kr/
해양 수산부 - http://www.momaf.go.kr/
네이버 백과 사전 및 블로그
환경청 - http://www.me.go.kr/
용수처리 - 조용모 외 1명 저
수질 및 수자원 관리 - 대학서림 / 옥치상
2006 환경백서 - 환경부