(사이언스 레터)삼각주는 왜 강 하구에 만들어지나

낙동강의 하구에는 철새도래지로 알려진 을숙도를 안고 있는 김해평야가 펼쳐진다. 김해평야는 하천에서 운반된 퇴적물이 쌓여 만들어진 평야인데 위에서 내려다보면 삼각형 모양을 하고 있어서 삼각주라고 불리기도 한다. 삼각주는 하천에서 계속 공급되는 물과 흙에 의해 농업에 유리한 기름진 땅을 유지하며, 풍부하고 다양한 생태계를 이룰 수 있으며, 이러한 장점으로 인해 삼각주 지형에서 문명이 시작되는 경우가 많았다.

그런데 왜 삼각주는 바다에 인접한 강 하구에서 만들어질까?

대개 용액이라고 하면 소금물처럼 맑게 보이는 것을 떠올리기 쉽지만 용액은 녹아있는 입자의 크기에 따라 참용액, 콜로이드 등으로 나누어볼 수 있다. 소금물처럼 용질 입자가 작아서 용해되었을 때 투명하게 보이는 것을 참용액이라 하고, 용질이 녹았을 때 뿌옇게 변하는 것을 콜로이드라고 한다. 즉 콜로이드 용액은 참용액보다 조금 큰 용질 입자가 떠다니는 것이라고 보면 되는데 보통 거름종이는 통과하되 반투막에는 통과되지 않는 정도의 크기를 말한다. 따라서 이런 입자의 크기 때문에 빛을 비추었을 때 빛의 경로가 보이는 틴들현상이나 반투과성막을 통과하지 못하는 성질을 이용하여 혼합물을 분리하는 투석 등의 성질을 보인다.

그런데 이런 콜로이드는 다른 이온을 표면에 흡착하는데 강물 속에 포함된 점토 또는 황토 입자는 콜로이드로서 대부분 그 표면에 음전하를 흡착하고 있다. 강물의 흐름이 빠른 상류에서는 흙이나 모래 등이 쉽게 운반되지만 하류로 올수록 흐름이 느려지는데 콜로이드 입자는 입자 사이에 전기적 반발력이 작용하므로 쉽게 가라앉지 않고 강 하구까지 이르게 된다. 바다와 강이 만나는 하구 지점에서 바닷물과 섞일 때 바닷물에 포함돼 있는 양이온(Na+, K+, Ca2+) 등은 점토 표면에 있는 음전하를 인력에 의해 잡아당기거나 중화시킨다. 결국 점토 콜로이드는 표면의 음전하를 잃어버리고 점토 입자 사이의 반발력이 사라지면서 콜로이드 입자가 응집하여 큰 입자가 되어 아래로 가라앉는 엉김현상이 일어난다. 이러한 엉김현상이 오랜 동안 지속되면서 점토 입자가 쌓여 삼각주가 형성된다. 또 다른 엉김의 예로 수돗물의 정수과정에서 백반을 넣어 물속에 섞여 있는 점토를 가라앉히는 침전과정이 있는데 이것도 엉김현상을 이용한 것이다.

▨ 심층 면접 관련 질문

1. 콜로이드의 성질을 아는 대로 말해보라.

2. 콜로이드가 다른 용액과 구분되는 이유는 무엇인가. 그리고 콜로이드가 다른 이온을 흡착하는 이유를 설명해보라.

3. 선상지와 삼각주의 차이를 말해보라.

4. 수돗물의 정수과정에서 백반을 넣어 침전시키는 과정을 설명해보라.

차정록(차선생 과학아카데미 원장)