물(水) 결정구조 안에 담긴 창조주의 따뜻한 배려

가장 흔하지만 가장 이상한 물질, 물

그리고 그 안에 담긴 배려에 대하여

우리는 흔히
자연의 질서를 설명할 때
“우연”, “진화”, “물리 법칙”이라는 말을 씁니다.

하지만 어떤 물질을 오래 들여다보다 보면
이런 질문이 슬며시 떠오릅니다.

“왜 하필 이렇게 되었을까?”

 

재료공학적으로 보아도
물은 너무 많은 예외를 가지고 있습니다.
그리고 그 예외들은 하나같이
생명이 살아가기에 유리한 방향으로 작동합니다.

 

대부분의 물질은 얼면 가라앉는다

그런데 물은 반대입니다.

재료공학에서 기본 중의 기본은 이것입니다.

고체는 액체보다 조밀하다.

 

원자들이 더 촘촘히 배열되기 때문입니다.
그래서 대부분의 물질은 얼면 부피가 줄고, 밀도는 커집니다.

그런데 물은 다릅니다.

• 물이 얼면 부피가 늘어난다
• 얼음은 물 위에 뜬다

이건 상식처럼 보이지만,
물성 관점에서는 다른 물질과 비교할 때 완전한 예외입니다.

낮은 곳에서 높은 곳으로  공이 굴러가는 도깨비 언덕 같은 것 이지요.

 

그런데 여기에 생명에 대한 놀라운 배려가 있습니다.

 

호수는  겨울에도 바닥부터 얼지 않고

표면부터 업니다.

이것이 온실 효과를 일으켜 

대부분 호수 바닥부터 중간까지는 물이 얼지 않습니다.
이로 인해 물속 생명체는 살아남습니다.

이 성질 덕분에

• 호수는 위부터 얼고
• 그 아래 물은 4℃를 유지하며
• 생명은 겨울을 버틴다

만약 이 구조가 아니었다면
지구의 담수 생태계는
수없이 멸종을 반복했을 것입니다.

더 나아가 만약 얼음이 가라앉았다면

북극과 남극의 바다는 거대한 얼음 덩어리 였을 것이고

지구의 산소 공급량의 50% 이상을 차지하는 식물성 플랑크톤은 없었을 것이고

산소를 필요로 하는 생명체의 존재가 불가능했을 것입니다.

가라 앉은 얼음올 인해 바다 수면의 높이가 증가하여 현재와 같은 육지의 존재가 불가 했겠지요.
지구의 생태계는 지금과 전혀 다른 모습이었을 것입니다.

 

물론 이와 같은 현상을 
“물 분자의 수소 결합 구조 때문”이라고 설명할 수 있습니다.

맞는 말입니다.

하지만 설명이 끝나고 나면
이런 생각도 가능하다.

생명이 살아남을 자리를 남겨 둔 구조는
단순한 우연이라고만 부르기엔
너무 정교하지 않은가?

.

물의 비열은 생명을 ‘급하게 다그치지 않는다’

보통 액체는
“분자들이 제멋대로 돌아다닌다”는 상태를 말합니다.

하지만 물은
완전히 무질서하지 않습니다.

물 분자(H₂O)는
산소 쪽은 약간 음전하,
수소 쪽은 약간 양전하를 띱니다.

이 때문에 분자들 사이에
수소 결합(Hydrogen Bond)이라는
약하지만 집요한 결합이 생깁니다.

이 결합은

금속 결합보다 훨씬 약하지만

무시할 수 없는 힘이 있습니다.

그래서 물은

표면장력이 크고

열을 많이 저장하며

온도가 천천히 변합니다.

재료공학에서
열을 얼마나 저장하느냐는 매우 중요한 특성입니다.

이를 **비열(specific heat)**이라고 부릅니다.

물은 비열이 매우 큽니다.

즉,

열을 받으면 잘 데워지지 않고

열을 잃어도 천천히 식는다

그래서

인체는 70%가 물이고

그래서 체온이 급격히 변하지 않고,

지구는 하루에도 태양을 받았다가 잃었다가 하지만

극단적인 온도 변화를 겪지 않습니다.

재료 관점에서 보면
물은 생명에 최적화된 열 안정 물질입니다.

우리의 체온은 안정적이고

지구의 기후는 급변하지 않으며

생명은 서두르지 않고 진화할 시간을 얻었습니다.

재료공학적으로 보면
물은 완벽한 완충재입니다.

 

마치
급하게 밀어붙이지 않고
스스로 일어날 시간을 허락하는 창조의 배려가 보입니다.

 

마무리

재료 하나,
물성 하나,
너무 당연해서 질문하지 않는 구조 속에도
그 흔적은 충분히 남아 있습니다.

물은 말하지 않습니다.
강요하지 않습니다.
증명하라고 요구하지도 않습니다.

그저 생명이 살아갈 수 있도록
환경을 만들어 두었을 뿐입니다.

다음에 물 한 잔을 마실 때
이렇게 생각해보면 어떨까요.

“이 평범한 물질에
이렇게 많은 배려가 담겨 있다면
우리는 얼마나 많은 것을
그냥 지나치며 살고 있을까?”