해변에 가면 하루에 두 번 바닷물이 들어왔다 나갔다 합니다. 밀물 때는 바닷물이 육지 쪽으로 밀려와 해수면이 높아지고, 썰물 때는 바닷물이 바다 쪽으로 빠져나가 해수면이 낮아집니다. 이러한 조석 현상은 수천 년 동안 인류의 삶에 영향을 미쳤습니다. 어부들은 조석 시간에 맞춰 고기를 잡고, 항구는 만조 때 배를 입출항시키며, 갯벌에서는 간조 때 조개를 캡니다. 조석은 달과 태양의 인력이 만드는 자연 현상으로, 지구와 천체의 상호작용을 직접 느낄 수 있는 경험입니다. 조석의 크기는 장소마다 크게 다릅니다. 캐나다 펀디 만은 조차가 16미터에 달하지만, 지중해는 거의 없습니다. 사리와 조금, 대조와 소조의 주기가 반복되며, 달의 위상과 정확히 연동됩니다. 이 글에서는 조석이 어떻게 발생하는지, 왜 하루에 두 번 일어나는지, 지역마다 조석이 다른 이유는 무엇인지, 그리고 조석이 우리 생활에 어떤 영향을 미치는지 상세히 알아보겠습니다.
조석의 원리
조석을 일으키는 주요 힘은 달의 인력입니다. 달은 지구에서 약 38만 킬로미터 떨어져 있지만, 질량이 크고 가까이 있어 지구에 강한 인력을 작용합니다. 달의 인력은 지구 전체를 끌어당기지만, 지구 표면의 각 지점은 달까지의 거리가 다르므로 받는 인력의 크기도 다릅니다. 달을 향한 쪽은 달에 가까워 인력이 강하고, 반대편은 달에서 멀어 인력이 약합니다. 이 인력 차이를 기조력이라고 합니다. 기조력은 지구를 달 방향으로 늘어나게 만듭니다. 달을 향한 쪽의 바닷물은 달 쪽으로 끌려 부풀어 오르고, 반대편도 상대적으로 약한 인력 때문에 바깥쪽으로 부풀어 오릅니다. 결과적으로 지구에는 달을 향한 쪽과 반대편, 두 곳에 해수면이 높아진 만조 지역이 생깁니다. 지구가 하루에 한 바퀴 자전하면서 각 지점은 이 두 개의 만조 지역을 지나갑니다. 따라서 대부분의 지역에서는 하루에 두 번 밀물과 두 번 썰물이 발생합니다. 두 만조 사이의 시간 간격은 약 12시간 25분입니다. 정확히 12시간이 아닌 이유는 달도 지구 주위를 공전하기 때문입니다. 지구가 한 바퀴 자전하는 동안 달은 약 13도 이동하므로, 지구는 달을 다시 향하기 위해 50분을 더 돌아야 합니다. 태양도 조석을 일으킵니다. 태양은 달보다 훨씬 무겁지만 멀리 떨어져 있어, 태양의 기조력은 달의 약 46퍼센트입니다. 달과 태양의 기조력이 합쳐져 실제 조석이 만들어집니다. 달과 태양이 일직선상에 있을 때, 즉 삭과 망일 때는 두 천체의 기조력이 더해져 조차가 최대가 됩니다. 이를 사리 또는 대조라고 합니다. 달이 상현 또는 하현일 때는 달과 태양이 직각을 이루어 기조력이 서로 상쇄되어 조차가 최소가 됩니다. 이를 조금 또는 소조라고 합니다. 사리와 조금은 약 15일 주기로 반복됩니다.
조석의 종류와 지역 차이
조석의 유형
조석은 패턴에 따라 세 가지로 분류됩니다. 반일주조는 하루에 두 번의 만조와 두 번의 간조가 나타나며, 두 만조의 높이와 두 간조의 높이가 거의 같습니다. 가장 일반적인 조석 패턴으로 대서양 연안과 유럽 대부분 지역에서 나타납니다. 일주조는 하루에 한 번의 만조와 한 번의 간조만 나타납니다. 멕시코만과 동남아시아 일부 지역에서 볼 수 있습니다. 혼합조는 하루에 두 번의 만조와 두 번의 간조가 있지만, 높이 차이가 큰 패턴입니다. 첫 번째 만조는 높고 두 번째 만조는 낮거나, 첫 번째 간조는 매우 낮고 두 번째 간조는 얕습니다. 태평양 연안과 한국, 일본에서 흔합니다. 조석의 유형은 지역의 위도, 해저 지형, 대륙붕의 형태에 따라 결정됩니다.
조차의 지역 차이
조차는 만조와 간조 때 해수면 높이의 차이입니다. 조차는 지역마다 엄청나게 다릅니다. 외해에서 조차는 보통 1미터 미만으로 작습니다. 태평양 한가운데나 대서양 중앙에서는 조석을 거의 느끼지 못합니다. 하지만 연안, 특히 만이나 좁은 해협에서는 조차가 크게 증폭됩니다. 캐나다 펀디 만은 세계에서 조차가 가장 큰 곳으로, 최대 16미터에 달합니다. V자 모양의 좁은 만으로 들어온 조석파가 점점 좁아지는 공간에 갇히면서 해수면이 급격히 상승합니다. 프랑스 몽생미셸 주변 바다도 조차가 15미터 정도로 매우 큽니다. 한국의 서해안도 조차가 큰 편입니다. 인천은 평균 조차가 약 7미터에서 9미터이며, 사리 때는 10미터를 넘습니다. 황해가 얕고 넓은 대륙붕으로 둘러싸여 있고, 해안선이 복잡하여 조석파가 증폭되기 때문입니다. 반면 동해안은 조차가 1미터 미만으로 작습니다. 수심이 깊고 대륙붕이 좁아 조석 증폭이 일어나지 않습니다. 지중해와 발트해도 조차가 거의 없습니다. 좁은 입구를 통해서만 대양과 연결되어 있어 조석파가 제대로 전달되지 않기 때문입니다. 조석파는 파동으로 해양을 전파합니다. 얕은 바다에서는 속도가 느리고, 깊은 바다에서는 빠릅니다. 조석파의 속도는 대략 수심의 제곱근에 비례합니다. 수심 4000미터 바다에서는 시속 약 700킬로미터로 빠르지만, 수심 100미터에서는 시속 약 110킬로미터로 느려집니다. 조석파가 대륙붕에 도달하면 속도가 느려지고 높이가 증가합니다. 마치 해안에 접근하는 파도가 높아지는 것과 같은 원리입니다.
조석의 영향과 이용
생태계와 생활
조석은 해안 생태계를 만듭니다. 조간대는 만조 때 물에 잠기고 간조 때 드러나는 지역으로, 지구상에서 가장 역동적인 환경 중 하나입니다. 조간대 생물들은 하루에 두 번 물속과 공기 중을 오가며 극심한 환경 변화를 견뎌야 합니다. 따개비, 홍합, 불가사리, 해조류 등이 조간대에 적응하여 살아갑니다. 갯벌은 조차가 큰 지역에서 형성되는 독특한 생태계입니다. 한국의 서해안 갯벌은 세계 5대 갯벌 중 하나로, 수많은 조개, 게, 갯지렁이가 서식하며, 철새들의 중요한 서식지입니다. 간조 때 드러난 갯벌에서 사람들은 조개를 캐고 김과 굴을 양식합니다. 조석은 어업에 필수적입니다. 만조 때 물고기가 연안으로 들어오고, 간조 때 빠져나가는 습성을 이용하여 정치망 어업이 발달했습니다. 조류가 빠른 곳에서는 물고기가 많이 모여 좋은 어장이 됩니다. 항해와 항구 운영도 조석에 크게 의존합니다. 큰 배는 만조 때만 입출항할 수 있는 항구가 많습니다. 조석 시간표인 조석표는 선박 운항에 필수적인 정보입니다. 과거에는 조석을 제대로 계산하지 못해 많은 배가 좌초되었습니다.
조력 발전
조석 에너지는 재생 가능한 청정 에너지원입니다. 밀물과 썰물의 수위 차이나 조류의 운동 에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있습니다. 조력 발전소는 만을 가로질러 둑을 쌓고 수문과 터빈을 설치합니다. 밀물 때 바닷물이 둑 안으로 들어오게 하고, 썰물 때 물이 빠져나가면서 터빈을 돌려 전기를 생산합니다. 조력 발전의 장점은 예측 가능성입니다. 태양광과 풍력은 날씨에 따라 변하지만, 조석은 수백 년 앞까지 정확히 예측할 수 있습니다. 또한 하루에 두 번 규칙적으로 발생하여 안정적인 전력 공급이 가능합니다. 세계 최초의 조력 발전소는 1966년 프랑스 랑스 강 하구에 건설되었습니다. 최대 조차 13미터를 이용하여 240메가와트를 생산합니다. 한국에는 2011년 시화호 조력 발전소가 완공되었습니다. 발전 용량 254메가와트로 세계 최대 규모이며, 연간 약 50만 명이 사용할 수 있는 전기를 생산합니다. 하지만 조력 발전에는 문제도 있습니다. 건설 비용이 매우 크고, 생태계 파괴 우려가 있습니다. 둑을 쌓으면 조류 흐름이 바뀌고 퇴적물 이동이 달라져 갯벌 생태계에 영향을 줍니다. 또한 조차가 큰 지역이 제한적이어서 입지 선정이 어렵습니다. 조석은 달과 지구의 춤입니다. 38만 킬로미터 떨어진 달의 인력이 지구의 바다를 움직이고, 이것이 해안 생태계를 만들고 인류 문명에 영향을 줍니다. 조석표를 보면서 다음 밀물 시간을 확인하는 것은 우주의 리듬을 읽는 일입니다. 달이 차고 기울며 사리와 조금이 반복되는 것을 관찰하면, 우리가 거대한 천체 시계 속에서 살아간다는 것을 실감할 수 있습니다.