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수권

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1. 개요

수권은 지구의 물이 존재하는 모든 부분을 통칭하는 용어이다. 물 순환은 물이 여러 상태와 저수지를 오가며 이동하는 과정을 의미하며, 태양 에너지와 중력의 영향을 받는다. 지구의 물은 3분의 2가량을 차지하며, 해양, 담수, 지하수 등 다양한 형태로 존재한다. 인간의 활동은 댐 건설, 오염, 기후 변화 등을 통해 수권에 심각한 영향을 미치고 있으며, 수자원 남용과 수질 오염 문제를 야기한다. 해양은 수권의 대부분을 차지하며 기후 시스템에 중요한 역할을 한다.

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수권
개요
정의지구 또는 다른 행성에서 물이 액체 상태나 고체 상태로 존재하는 영역 전체를 지칭함.
구성 요소바다
호수

지하수
빙하

대기 중의 수증기
생물체 내의 물
분포
지구지구 표면의 약 71%를 차지함.
물의 양약 13억 8600만 km³ (지구 전체 질량의 약 0.023%)
해수의 비율약 97%
담수의 비율약 3% (빙하와 지하수가 대부분)
순환
물 순환증발, 응결, 강수 등의 과정을 통해 끊임없이 순환함.
해양의 층상 구조
표층 (epipelagic)
중심해층 (mesopelagic)
점심해층 (bathypelagic)
심해저층 (abyssopelagic)
심해대 (hadal zone/hadopelagic)
역할
기후 조절열을 저장하고 이동시켜 지구의 기온을 안정화시킴.
생명 유지생명체의 생존에 필수적인 요소이며, 다양한 생태계를 유지함.
자원식수, 농업 용수, 공업 용수 등으로 활용됨.
중요성
생태계 유지수많은 생물종의 서식처를 제공하고 생태계의 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 함.
인간 생활인간의 식수 공급, 농업, 공업, 에너지 생산 등 다양한 분야에서 필수적인 자원임.
기후 변화지구 온난화와 같은 기후 변화에 큰 영향을 미치며, 해수면 상승, 극지방 빙하 감소 등의 문제를 야기함.

2. 역사

메리엄-웹스터에 따르면, 수권(hydrosphere)이라는 단어는 1887년 독일어 용어인 hydrosphäredeu를 번역하여 영어로 도입되었으며, 이는 에두아르트 쥐스에 의해 처음 사용되었다.[11]

3. 물 순환

'''물 순환'''은 물이 해양, 대기, 육지 사이를 끊임없이 이동하며 액체, 기체(수증기), 고체(얼음, ) 상태로 변하는 자연적인 과정이다.[12] 물은 구름, 강수(, ), 하천, 바다, , 호수, 지하수, 땅속 깊은 곳의 대수층, 극지방의 빙하, 물을 머금은 토양 등 다양한 형태로 존재하며 순환한다.[12] 이러한 순환은 주로 태양 에너지에 의해 일어나며 중력도 물의 이동에 영향을 미친다.[12] 물 순환의 주요 과정에는 증발, 승화, 증산, 응결, 강수, 유출 등이 포함된다.[12]

물은 생명 유지에 필수적인 요소이며, 지구 표면의 약 71%를 덮고 있어 지구가 '푸른 행성' 또는 '물의 행성'으로 불리는 이유이기도 하다.[13] 수권, 특히 바다는 지구의 대기가 현재와 같은 조성을 갖게 되는 데 중요한 역할을 했다. 약 40억 년 전, 지구가 식으면서 대기 중 수증기가 응결하여 내린 비가 바다를 형성했고, 이후 시아노박테리아와 같은 초기 생명체의 활동으로 산소가 풍부한 대기가 만들어져 다양한 생명이 진화할 수 있는 환경이 조성되었다.

3. 1. 물 순환의 과정

물 순환 요약도


'''물 순환'''은 물이 한 상태 또는 저장소에서 다른 상태로 이동하는 과정을 의미한다. 물이 저장되는 곳으로는 대기 중의 수증기나 구름, 과 같은 강수, 하천, 바다, , 호수, 지하수, 땅속 깊은 곳의 대수층, 극지방의 빙하, 물을 머금은 토양 등이 있다.[12] 태양 에너지는 열과 빛(일사)의 형태로 물 순환의 주된 동력으로 작용하며, 중력 역시 물의 이동에 영향을 미친다. 이러한 과정들은 짧게는 몇 시간에서 길게는 수천 년에 걸쳐 일어난다.

물 순환의 핵심 과정은 다음과 같다.

  • 증발: 주로 바다 표면에서 물이 액체 상태에서 기체 상태(수증기)로 변하는 현상이다. 증발된 물의 대부분은 다시 눈이나 비의 형태로 지구로 돌아온다.[12]
  • 승화: 이나 얼음과 같은 고체 상태의 물이 액체 상태를 거치지 않고 바로 기체 상태로 변하는 현상이다.[12]
  • 증산: 식물이 뿌리로 흡수한 물을 잎의 기공을 통해 수증기 형태로 대기 중으로 내보내는 과정이다.[12]
  • 응결: 대기 중의 수증기가 냉각되어 작은 물방울이나 얼음 결정으로 변하여 구름을 형성하는 과정이다.
  • 강수: 구름 속의 물방울이나 얼음 결정이 무거워져 , , 우박 등의 형태로 지표면으로 떨어지는 현상이다.
  • 유출: 지표면에 도달한 물이 하천이나 을 통해 흘러 바다로 이동하거나, 땅속으로 스며들어 지하수가 되어 흐르는 현상이다.


수문학에서는 증발, 승화, 증산 세 과정을 합쳐 증발산이라고 부르기도 한다.[12]

마크 드 빌리에는 수권을 물이 존재하는 폐쇄계로 보았다. 그는 수권이 복잡하고 상호 의존적이며 어디에나 존재하고 안정적이며, 마치 "생명을 조절하기 위해 특별히 설계된 것처럼 보인다"고 묘사했다.[12] 그는 또한 "지구상의 물 총량은 지질 시대 이후 거의 변하지 않았을 것이며, 물은 오염되거나 잘못 사용될 수 있지만 새로 생성되거나 파괴되지 않고 단지 이동할 뿐"이라고 주장했다. 우주 공간으로 수증기가 빠져나간다는 증거는 없다고 덧붙였다.[12]

> 매년 지구상의 물 순환에는 약 577000km3의 물이 관여한다. 이 중 502800km3는 해양 표면에서, 74200km3는 육지에서 증발한다. 같은 양의 물이 대기 강수로 내리는데, 해양에는 458000km3, 육지에는 119000km3가 내린다. 육지 표면에서의 강수량과 증발량의 차이(119000km3 - 74200km3 = 44800km3/년)는 지구 전체 강물의 유출량(42700km3/년)과 바다로 직접 흘러 들어가는 지하수 유출량(2100km3/년)의 합과 같다. 이것이 바로 생명 유지와 인간의 경제 활동을 지탱하는 주요 담수 자원이다.[9]

물은 생명의 기본 요소이며, 지구 표면의 약 3분의 2가 물로 덮여 있어 지구는 '푸른 행성' 또는 '물의 행성'으로 불리기도 한다.[13] 수권은 현재와 같은 대기가 형성되는 데 중요한 역할을 했다. 지구가 처음 형성되었을 때는 수성처럼 수소와 헬륨이 풍부한 얇은 대기만 있었으나, 이 가스들은 우주로 날아갔다. 지구가 식으면서 화산 활동 등으로 방출된 가스와 수증기가 현재의 대기를 형성했다. 대기 중의 수증기가 응결하여 비로 내렸고, 이 빗물에 대기 중의 이산화탄소가 녹아들면서 대기는 더욱 냉각되었다. 이 과정이 반복되면서 내린 비는 지표면의 낮은 곳을 채워 약 40억 년 전에 바다를 형성한 것으로 추정된다. 최초의 생명체는 바다에서 탄생했으며, 초기 생명체는 산소를 호흡하지 않았다. 이후 시아노박테리아가 진화하면서 이산화탄소를 이용해 산소를 만들어내는 광합성을 시작했고, 그 결과 지구의 대기는 다른 행성과는 다른 독특한 조성을 갖게 되어 다양한 생명체가 진화할 수 있는 환경이 마련되었다.

그러나 인간의 활동은 물 순환에 큰 영향을 미치고 있다. 건설과 같은 대규모 토목 사업은 물의 흐름을 막거나 경로를 바꾸어 물 순환에 직접적인 변화를 초래한다. 또한 인간이 배출하는 오염 물질은 여러 수계의 생지화학적 순환을 교란시키고 있으며, 인간 활동으로 인한 기후 변화는 전 지구적인 날씨 패턴을 크게 바꾸어 놓고 있다.[14] 농업, 산업, 생활 용수 등 인간의 물 사용량은 급격하게 증가하여 물 순환 시스템에 부담을 주고 있다.[15]

3. 2. 물 순환과 인간의 영향

인간의 활동은 물 순환에 상당한 영향을 미치고 있다.[14] 과 같은 사회 기반 시설 건설은 물의 자연스러운 흐름을 막거나 경로를 바꾸면서 물 순환에 직접적인 변화를 가져온다.[14] 또한 인간이 유발한 오염은 일부 수계의 생지화학적 순환을 변화시키고 있으며, 기후 변화는 날씨 패턴을 크게 바꾸고 있다.[14] 농업, 국가 및 가정용 물 사용, 그리고 각종 사회 기반 시설 건설로 인해 물 사용량은 기하급수적으로 증가했다.[15]

현대 인류의 활동은 수권에 여러 심각한 영향을 미치고 있다. 물의 경로를 바꾸는 전환 사업, 무분별한 인간 개발, 그리고 오염 등은 모두 수권과 그 안의 자연적인 과정에 부담을 준다. 인류는 전례 없는 속도로 대수층에서 물을 끌어 쓰고 있으며, 강의 물줄기를 다른 곳으로 돌리고 있다. 예를 들어, 미국에서 농업용수로 널리 사용되는 오갈라라 대수층은 보충되는 속도보다 훨씬 빠르게 고갈되고 있어, 이 대수층이 완전히 고갈될 경우 세계 시장에서 200억달러 이상의 식량과 섬유 생산이 사라질 위험에 처해 있다.[16]

뿐만 아니라, , 제방, 수력 발전소 건설과 서식지 파괴가 광범위하게 이루어지면서 전 세계 의 3분의 1만이 원래 모습 그대로 자유롭게 흐르고 있다.[17] 과도한 물 사용은 간헐천을 마르게 하는 원인이 되기도 하는데, 이는 물 정화 및 서식지 유지에 중요한 역할을 하는 간헐천의 기능을 고려할 때 매우 위험한 상황이다.[18] 인간 활동이 수권에 미치는 다른 부정적인 영향으로는 부영양화, 산성비, 해양 산성화 등이 있다. 이처럼 인간은 수권에 큰 영향을 주고 있지만, 동시에 물 공급, 항해, 어업, 농업, 에너지, 레크리에이션 등 다양한 측면에서 수권의 건강에 의존하고 있다.[19]

4. 수자원

수권은 지구 표면의 약 71%를 덮고 있으며, 많은 동식물의 서식지이다. '''수계'''라고도 한다. 수권의 물은 해양, 호수, 하천, 지하수, 설빙수, 토양수 등을 포함한다.

수권에 존재하는 물의 총량은 약 1.4×1021 kg으로, 이는 지구 전체 질량의 0.024%에 해당한다. 이 중 약 97.3%가 해수이며, 2%가 조금 넘는 양만이 육수이다.[9]

수권은 대기권과 마찬가지로 끊임없이 움직인다. 하천의 흐름은 눈으로 쉽게 관찰할 수 있지만, 호수의 움직임은 알아채기 어렵다. 해양의 물 역시 끊임없이 유동하는데, 열대 지방과 지방 사이, 또는 대륙 간의 거대한 물의 흐름은 쉽게 관찰하기 어렵다. 이러한 흐름은 따뜻한 해수가 극 지방으로, 차가운 해수가 열대 지방으로 이동하는 해류의 형태로 나타나며, 해양의 표층과 심층(수심 약 4000m) 모두에 존재한다.

해양수의 유동에는 물의 온도염분이 중요한 영향을 미친다(열염분 순환). 온도가 높은 비중이 작아 해수면 가까이에서 흐르고, 온도가 낮은 물은 비중이 커서 해저로 가라앉는다. 염분이 많은 물 역시 비중이 커서 가라앉기 쉬우며, 염분이 적거나 담수는 비중이 작아 해수면 위로 떠오른다. 이처럼 물의 온도와 염분의 조합은 물이 떠오르거나 가라앉는 움직임을 결정한다.

해양은 기후 시스템에서 두 가지 중요한 역할을 한다. 첫째, 대기권의 온실 효과에 영향을 미치는 화학 물질을 대량으로 저장하며, 이 저장량의 변화 속도는 기후 변동 속도를 조절한다. 둘째, 지구 표면에 도달하는 태양 방사 에너지의 약 90%를 흡수하여 대기권에 영향을 주고, 열대 지방의 열을 극 지방으로 옮겨 태양 에너지를 재분배하는 역할을 한다.

4. 1. 담수 가용성

특정 물 가용성이란 한 사람이 사용하고 남은 담수의 양을 의미한다.[9] 담수 자원은 지역별, 시기별로 분포가 고르지 않아, 같은 지역에서도 몇 달 사이에 홍수가 났다가 물 부족 상태로 변하기도 한다. 1998년 기준으로 전 세계 인구의 76%는 1인당 연간 사용할 수 있는 물의 양이 5000m3 미만이었다. 이미 1998년에 세계 인구의 35%는 "매우 낮거나 치명적으로 낮은 물 공급" 상태에 놓여 있었으며, 이고르 A. 쉴클로마노프는 2025년까지 "지구 인구의 대부분이 낮거나 치명적으로 낮은 물 공급 상태에서 살게 될 것"이라고 예측하며 21세기에 상황이 더욱 악화될 것으로 보았다. 지구 전체 수권의 물 중에서 담수가 차지하는 비율은 2.5%에 불과하며, 이 중에서도 인류가 실제로 사용할 수 있는 양은 0.25%에 그친다.

5. 해양

지구 표면의 약 71%를 덮고 있는 수권은 '''수계'''라고도 불리며, 다양한 생물의 서식지이다. 수권에 존재하는 물의 총량은 약 1.4×1021 kg으로 추정되는데, 이는 지구 전체 질량의 약 0.024%에 해당한다. 수권의 물 중 약 97.3%는 해양에 해수의 형태로 존재하며, 육수는 2%가 조금 넘는 정도이다.[12][9] 해양은 대기권처럼 끊임없이 유동하며, 지구 기후 시스템 유지에 중요한 역할을 한다.[12]

5. 1. 해류

수권의 물은 기권처럼 항상 유동하고 있다. 해양의 물 역시 끊임없이 움직이는데, 열대 지방의 따뜻한 물이 지방으로, 극 지방의 차가운 물이 열대 지방으로 이동하는 큰 규모의 흐름이 존재한다. 이러한 해수의 거대한 순환을 '''해류'''라고 부르며, 해양의 표면뿐만 아니라 심해(수심 약 4000m)에도 존재한다.

해류를 일으키는 주요 원인은 물의 온도염분 차이이다. 이를 열염분 순환이라고 부른다. 일반적으로 따뜻한 비중이 작아 해수면 가까이에서 흐르고, 차가운 물은 비중이 커서 깊은 곳으로 가라앉는다. 마찬가지로, 염분이 많은 물은 비중이 커서 가라앉기 쉽고, 염분이 적거나 담수에 가까운 물은 비중이 작아 표면에 머무르려는 경향이 있다. 이처럼 물의 온도와 염분 함량은 해수가 떠오르거나 가라앉는 움직임을 결정하는 중요한 요소이다.

해류는 지구기후 시스템에 중요한 역할을 한다. 첫째, 해양은 대기온실 효과에 영향을 미치는 화학 물질을 대량으로 저장하며, 이 저장량이 변하는 속도는 기후 변화의 속도에 영향을 준다. 둘째, 해양은 지표에 도달하는 태양 복사 에너지의 약 90%를 흡수하고, 해류를 통해 열대 지방의 남는 열에너지를 극지방으로 운반하여 지구 전체의 에너지를 재분배하는 역할을 한다.

5. 2. 해양과 기후 변화

수권은 대기권과 마찬가지로 항상 유동하고 있다. 하천의 흐름은 눈으로 쉽게 확인할 수 있지만, 호수나 해양수의 유동은 확인하기 어려울 때도 있다. 특히 열대 지방과 지방 사이, 또는 대륙 간의 큰 규모의 해양 유동은 육안으로 확인하기 어렵다. 이러한 유동은 해류의 형태로 나타나며, 열대 지방의 따뜻한 해수가 극 지방으로, 극 지방의 차가운 해수가 열대 지방으로 이동하는 중요한 역할을 한다. 해류는 해양의 표면뿐만 아니라 심부(수심 약 4000m)에도 존재한다.

해양의 유동에 영향을 미치는 주요 요인은 물의 온도염분이다. 이를 열염분 순환이라고 부른다. 물의 온도와 염분은 물의 비중에 영향을 미치는데, 따뜻한 물은 비중이 작아 해양 표면으로 흐르는 경향이 있고, 차가운 물은 비중이 커서 해저로 가라앉는다. 또한 염분이 많은 물은 비중이 커서 가라앉기 쉽고, 염분이 적거나 담수는 비중이 작아 표면에 뜨기 쉽다. 이처럼 물의 온도와 염분의 조합은 물이 뜨거나 가라앉는 움직임을 결정하며 해류를 형성하는 중요한 요소가 된다.

해양은 기후 시스템에 크게 기여하는 두 가지 중요한 기능을 수행한다.

첫째, 해양은 대기 중 온실 효과에 영향을 미치는 화학 물질을 대량으로 저장한다. 해양에 저장된 화학 물질 구성의 변화 속도는 기후 변동의 속도를 조절하는 데 중요한 역할을 한다.

둘째, 해양은 지표에 도달하는 태양 방사 에너지의 약 90%를 흡수한다. 이렇게 흡수된 에너지는 대기와 상호작용하며 열대 지방의 열을 극 지방으로 옮겨 지구 전체의 에너지를 재분배하는 역할을 한다.[12]

한편, 인간의 활동은 물 순환 전반에 영향을 미치고 있으며, 이는 기후 변화와도 연결된다. 건설과 같은 사회 기반 시설은 물의 흐름을 직접적으로 바꾸고, 인간이 유발한 오염은 수계의 생지화학적 순환을 변화시킨다. 또한, 기후 변화 자체가 전 지구적인 날씨 패턴을 크게 바꾸고 있다.[14] 농업, 산업, 가정에서의 물 사용량 증가는 물 순환 시스템에 부담을 가중시키고 있다.[15]

6. 인간의 영향

현대 인류의 활동은 수권에 심각한 영향을 미치고 있다. 물의 전환, 인간 개발, 오염 등 다양한 활동이 수권과 그 안의 자연 과정에 영향을 준다. 인류는 대수층에서 빠른 속도로 물을 끌어오고 의 흐름을 바꾸고 있으며, 이는 수자원 고갈과 생태계 변화로 이어지고 있다.[16][17] 또한 부영양화, 산성비, 해양 산성화와 같은 수질 오염 문제도 인간 활동으로 인해 발생하고 심화된다.[18][19]

인간은 물 공급, 항해, 어업, 농업, 에너지, 레크리에이션 등 다양한 방식으로 수권에 의존하고 있기 때문에[19], 이러한 인간의 영향은 결국 인간 사회에도 영향을 미치게 된다. 인간의 영향은 해양, 호수, 하천, 지하수, 설빙수, 토양수 등 수권의 모든 영역에 걸쳐 나타나고 있다.

6. 1. 수자원 남용

현대 인류의 활동, 특히 물의 전환, 인간 개발, 오염 등은 수권과 그 안의 자연 과정에 심각한 영향을 미치고 있다. 인류는 전례 없는 속도대수층에서 물을 끌어오고 있으며, 대표적인 예로 미국 농업에 사용되는 오갈라라 대수층을 들 수 있다. 이 대수층은 보충되는 속도보다 훨씬 빠르게 고갈되고 있어, 만약 완전히 고갈된다면 200억달러 이상의 식량과 섬유가 세계 시장에서 사라질 것으로 예측된다.[16]

또한, , 제방 건설, 수력 발전 이용, 서식지 파괴 등으로 인해 전 세계 의 3분의 1만이 자유롭게 흐르고 있는 실정이다.[17] 이러한 과도한 물 사용은 물 정화와 서식지 유지에 중요한 역할을 하는 간헐천마저 마르게 하고 있어 생태계에 큰 위협이 되고 있다.[18]

이 외에도 인간 활동은 부영양화, 산성비, 해양 산성화 등을 유발하며 수권 전체의 건강을 위협하고 있다. 결국 물 공급, 항해, 어업, 농업, 에너지 생산, 레크리에이션 등 다양한 방식으로 수권에 의존하는 인간[19] 역시 그 피해에서 자유로울 수 없다.

6. 2. 수질 오염

현대 인류의 활동 중 오염은 수권과 그 안의 자연 과정에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나이다. 인간 활동으로 인해 발생하는 대표적인 수질 오염 문제로는 부영양화, 산성비, 해양 산성화 등이 있다.[19] 인간은 물 공급, 항해, 어업, 농업, 에너지 생산, 레크리에이션 등 다양한 방식으로 수권에 의존하고 있기 때문에 수권의 건강을 유지하는 것이 중요하다.[19]

참조

[1] 문서 A Greek-English Lexicon https://wwwdoc=Perse[...] Henry George Liddell, Robert Scott
[2] 문서 A Greek-English Lexicon https://www.perseus.[...] Henry George Liddell, Robert Scott
[3] 뉴스 Hydrosphere https://www.britanni[...] Encyclopædia Britannica
[4] 논문 The split fate of the early Earth, Mars, Venus, and Moon https://comptes-rend[...] 2007-11
[5] 서적 "Our Changing Planet: an Introduction to Earth System Science and Global Environmental Change." Pearson Education 2011
[6] 웹사이트 Where is Earth's water? https://web.archive.[...] United States Geological Survey
[7] 간행물 Volumes of the World's Oceans from ETOPO1 NOAA National Geophysical Data Center 2010
[8] 문서 Water in Crisis: Chapter 2 https://www.academia[...] Oxford University Press 1993
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[10] 서적 Practical handbook of marine science CRC Press
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[12] 서적 Water: The Fate of Our Most Precious Resource McClelland & Stewart
[13] 인용구
[14] 논문 Human-Modified Ecosystems and Future Evolution 2001
[15] 논문 Global water resources affected by human interventions and climate change 2014
[16] 논문 The Ogallala Aquifer: Saving a Vital U.S. Water Source https://www.scientif[...] 2020-03-26
[17] 웹사이트 Only a third of world's great rivers remain free-flowing, analysis finds https://www.theguard[...] 2020-03-26
[18] 논문 Streams that flow only part of the year are getting even drier 2021-08-13
[19] 서적 Global Studies Encyclopedic Dictionary Value Inquiry Book Series
[20] 서적 陸水の事典 講談社 2006-03-31
[21] 서적 理科年表 丸善出版 2019-11-20
[22] 웹사이트 "The Hydrologic Cycle". Fundamentals of Physical Geography, 2nd Edition. http://www.physicalg[...] 2020-05-08



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