조석은 바닷물이 하루에 두 번 밀려왔다 빠지는 현상입니다. 밀물 때는 해수면이 높아지고, 썰물 때는 낮아집니다. 이 규칙적인 변화는 달과 태양의 중력 때문에 일어납니다. 조석은 수천 년간 인류의 삶에 영향을 미쳤습니다. 어민들은 조석 시간에 맞춰 고기를 잡았고, 항구는 만조 때 배가 드나들 수 있도록 설계되었습니다. 고대 로마인들은 조석이 달과 관련 있다는 것을 알았지만, 원리를 이해한 것은 뉴턴이 만유인력을 발견한 후였습니다. 조석의 크기는 장소마다 다릅니다. 대양 한가운데서는 조차가 1미터 미만이지만, 만에서는 증폭됩니다. 캐나다 펀디 만은 조차가 최대 16미터로 세계 최고이며, 만조 때와 간조 때 풍경이 완전히 달라집니다. 한국 서해안도 조차가 커서 인천은 최대 9미터, 평택은 10미터에 달합니다. 조석은 사리와 조금으로 변합니다. 사리는 보름과 그믐 때 일어나며 조차가 최대가 되고, 조금은 상현과 하현 때 일어나며 조차가 최소입니다. 조석은 단순히 물의 움직임이 아닙니다. 지구 자전을 늦추고, 달을 멀어지게 하며, 생태계를 형성하고, 에너지원이 될 수 있습니다. 조력 발전은 조석의 에너지를 전기로 바꾸며, 한국의 시화호 조력발전소는 세계 최대 규모입니다. 이 글에서는 조석의 원리, 사리와 조금, 조차의 지역 차이, 그리고 조석의 영향과 활용을 상세히 알아보겠습니다.
조석의 원리
조석은 달과 태양의 중력 때문에 일어납니다. 뉴턴의 만유인력 법칙에 따르면 모든 물체는 서로 끌어당기며, 힘의 크기는 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다. 달은 지구보다 작지만 가까워서 조석력이 큽니다. 태양은 훨씬 크지만 멀어서 조석력이 달의 절반 정도입니다. 달의 중력은 지구 전체를 끌어당기지만, 가까운 쪽이 더 강하게 당겨지고 먼 쪽이 덜 당겨집니다. 이 차이가 조석력입니다. 지구에서 달에 가까운 쪽 바닷물은 강하게 당겨져 달 쪽으로 부풀어 오릅니다. 반대편 바닷물은 지구 중심보다 덜 당겨져 상대적으로 뒤처지며 역시 부풀어 오릅니다. 지구가 자전하면서 각 지점이 이 두 개의 부풀어 오른 부분을 통과하므로 하루에 두 번 밀물과 썰물이 일어납니다. 만조는 밀물의 최고조로, 해수면이 가장 높을 때입니다. 간조는 썰물의 최저조로, 해수면이 가장 낮을 때입니다. 만조에서 다음 만조까지 약 12시간 25분 걸립니다. 지구 자전 주기 24시간보다 50분 긴 이유는 달도 같은 방향으로 공전하기 때문입니다. 지구가 한 바퀴 자전하는 동안 달도 약 13도 이동하여, 지구가 추가로 50분 자전해야 같은 위치가 달을 향합니다. 따라서 매일 만조와 간조 시간이 약 50분씩 늦어집니다. 조차는 만조와 간조의 해수면 높이 차이입니다. 장소와 시기에 따라 크게 다릅니다. 대양에서는 작지만 해안, 특히 만에서는 커집니다. 공명 효과로 만의 형태와 크기가 조석파의 주기와 맞으면 조석이 증폭됩니다. 펀디 만은 길이와 수심이 조석파를 증폭시켜 16미터의 거대한 조차를 만듭니다. 조석표는 각 지역의 만조와 간조 시간 및 높이를 예측한 표입니다. 항해, 어업, 해안 활동에 필수적이며, 정확도가 매우 높습니다. 수백 년 전 데이터로 미래의 조석을 정확히 계산할 수 있습니다.
사리와 조금
조석의 크기는 일정하지 않고 약 15일 주기로 변합니다. 사리와 조금이 반복되며, 달의 위상과 관련 있습니다. 사리 또는 대조는 조차가 최대가 될 때입니다. 보름과 그믈 때, 즉 망과 삭 때 일어납니다. 이때 태양, 지구, 달이 거의 일직선으로 배열되어 태양의 조석력과 달의 조석력이 같은 방향으로 작용합니다. 두 힘이 합쳐져 조석이 증폭됩니다. 만조는 더 높아지고 간조는 더 낮아져 조차가 최대가 됩니다. 보름사리는 달이 지구 반대편에 있을 때이고, 그믐사리는 달이 태양과 같은 방향에 있을 때입니다. 조금 또는 소조는 조차가 최소가 될 때입니다. 상현달과 하현달 때, 즉 달의 위상이 반달일 때 일어납니다. 이때 태양, 지구, 달이 직각을 이루어 태양의 조석력과 달의 조석력이 서로 수직 방향으로 작용합니다. 두 힘이 부분적으로 상쇄되어 조석이 약해집니다. 만조는 낮아지고 간조는 높아져 조차가 최소가 됩니다. 사리에서 조금까지, 그리고 조금에서 사리까지는 각각 약 7일 걸립니다. 한 달에 사리가 두 번, 조금이 두 번 일어납니다. 사리와 조금의 조차 차이는 장소마다 다릅니다. 조차가 큰 곳일수록 사리와 조금의 차이도 큽니다. 인천에서 사리 때 조차는 약 9미터이지만 조금 때는 약 3미터로 3배 차이가 납니다. 슈퍼문 조석은 특별히 큰 사리입니다. 달이 근지점에 있어 평소보다 크게 보이는 슈퍼문이 보름이나 그믐과 겹치면, 달의 중력이 더 강해져 조석이 더욱 커집니다. 해안 침수 위험이 증가하며, 특히 폭풍과 겹치면 위험합니다. 조석 예측은 사리와 조금을 고려합니다. 항구 건설, 선박 운항, 어업 활동, 해안 관리에 필수적입니다. 사리 때는 조류가 빠르고 조차가 커서 항해에 주의해야 하지만, 갯벌 체험이나 조개 채취에는 유리합니다. 조금 때는 조류가 약하고 조차가 작아 안전하게 항해할 수 있습니다.
조석의 영향과 활용
지구와 달에 미치는 영향
조석 마찰은 지구 자전을 늦춥니다. 바닷물이 해저와 마찰하며 에너지가 열로 소실되어 지구 자전 속도가 감소합니다. 현재 10만 년당 약 2초씩 느려지고 있으며, 하루 길이가 늘어납니다. 과거 지구는 더 빠르게 자전했습니다. 4억 년 전 데본기에는 하루가 약 22시간이었으며, 산호 화석의 성장선으로 확인됩니다. 산호는 매일 성장선을 만들고 연간 성장선도 있어, 1년이 몇 일이었는지 알 수 있습니다. 데본기 화석은 1년이 약 400일이었음을 보여줍니다. 각운동량 보존 법칙에 따라 지구 자전이 느려지면 달이 멀어집니다. 지구가 잃은 각운동량을 달이 얻어 궤도 에너지가 증가하고 지구에서 멀어집니다. 현재 달은 연간 약 3.8센티미터씩 멀어지고 있으며, 레이저 측정으로 정확히 확인됩니다. 아폴로 우주비행사들이 달 표면에 설치한 반사경에 레이저를 쏴 왕복 시간을 재어 거리를 측정합니다. 수억 년 후 하루는 더 길어지고, 달은 더 작게 보이며, 개기 일식이 불가능해질 것입니다. 수십억 년 후에는 지구의 하루와 달의 공전 주기가 같아져, 지구도 달에 조석 고정될 것입니다. 그때는 지구의 한쪽 면만 달을 보게 됩니다. 하지만 그전에 태양이 적색 거성이 되어 지구를 삼킬 것입니다.
조석의 활용
조력 발전은 조석의 운동 에너지를 전기로 바꿉니다. 조차가 큰 만이나 하구에 댐을 건설하고, 만조와 간조 때 수위 차이로 물을 흘려보내 터빈을 돌립니다. 예측 가능하고 재생 가능한 에너지원이지만, 건설 비용이 높고 환경 영향이 있습니다. 프랑스 랑스 조력발전소는 1966년 건설되어 60년 가까이 운영 중입니다. 용량은 240메가와트이며, 연간 50만 명에게 전기를 공급합니다. 한국 시화호 조력발전소는 2011년 완공되어 세계 최대 규모입니다. 용량은 254메가와트이며, 연간 50만 가구에 전기를 공급합니다. 조차 약 8미터를 활용하며, 오염된 시화호 수질 개선에도 기여합니다. 영국은 세 번 하구에 거대 조력발전소를 계획 중입니다. 조차가 14미터로 세계적이며, 완공되면 8기가와트로 영국 전력 수요의 5퍼센트를 공급할 수 있습니다. 하지만 환경 영향 우려로 진행이 더딥니다. 조류 발전은 조석으로 생긴 조류를 이용합니다. 바닷속에 수중 터빈을 설치하여 흐르는 물로 발전합니다. 댐이 필요 없어 환경 영향이 적지만, 유지보수가 어렵습니다. 스코틀랜드는 조류 발전을 적극 개발 중입니다. 조석은 생태계를 형성합니다. 조간대는 만조 때 잠기고 간조 때 드러나는 지역으로, 독특한 생물들이 삽니다. 따개비, 홍합, 게, 갯지렁이는 물에 잠겼다 나왔다를 반복하며 적응했습니다. 갯벌은 생물다양성이 매우 높고, 철새의 중요한 서식지입니다. 한국 서해 갯벌은 세계 5대 갯벌이며 유네스코 세계유산입니다. 조석은 인류의 동반자였습니다. 항해, 어업, 소금 생산, 연안 교통에 이용되었고, 문화에 영향을 미쳤습니다. 밀물과 썰물의 리듬은 자연의 질서를 보여주며, 달과 바다의 연결을 상기시킵니다.