북극을 탐험하는 다큐멘터리를 보면 탐험가들이 주변의 얼음을 깨서 녹여 마시는 장면을 종종 볼 수 있습니다. 분명 바닷물이 얼어서 만들어진 해빙(Sea Ice)일 텐데, 왜 이 얼음은 짜지 않을까요? 오늘은 북극해의 얼음 속에 숨겨진 신기한 '배출 원리'와 과학적 이유를 살펴보겠습니다.

1. 얼음이 얼 때 일어나는 '염분 배출(Brine Rejection)' 현상

바닷물이 얼기 시작할 때, 물 분자들은 자기들끼리 결합하여 아주 규칙적인 격자 구조를 만들려고 노력합니다. 이 과정에서 물 분자 사이에 끼어있던 소금(염분) 성분은 이 순수한 격자 구조에 포함되지 못하고 밖으로 밀려나게 됩니다.

이를 염분 배출(Brine Rejection) 현상이라고 합니다. 영하의 기온에서 바닷물이 얼기 시작하면, 소금기만 농축된 아주 짠 액체인 '브라인(Brine)'이 얼음 결정 사이의 미세한 틈으로 빠져나가게 됩니다. 결과적으로 갓 만들어진 얼음은 바닷물보다 훨씬 덜 짜게 되는 것이죠.

2. 시간이 지날수록 얼음은 더 순수해진다

방금 언 얼음은 그래도 미세한 틈새에 약간의 소금물을 머금고 있습니다. 그래서 갓 언 해빙은 씹어보면 짠맛이 제법 느껴집니다. 하지만 이 얼음이 겨울을 지나고 여름을 견디며 **'다년생 얼음(Multi-year Ice)'**이 되면 이야기가 달라집니다.

여름철에 얼음 표면이 살짝 녹으면서 생긴 민물이 아래로 스며 내려가는데, 이 과정에서 얼음 속에 남아있던 미세한 소금 주머니들을 씻어내며 바다로 밀어냅니다. 제가 예전에 자료를 조사하며 놀랐던 사실은, 2~3년 이상 된 북극의 얼음은 실제로 거의 민물에 가까운 상태가 되어 식수로 써도 무방할 정도라는 것입니다.

3. 북극해에 흐르는 거대한 '강물'의 영향

북극해의 얼음이 남극보다 덜 짜게 느껴지는 또 다른 이유는 북극해의 독특한 환경 때문입니다. 북극해는 거대한 육지들에 둘러싸여 있는데, 러시아의 레나 강, 예니세이 강, 캐나다의 맥켄지 강 같은 엄청난 규모의 강들이 끊임없이 북극해로 민물을 쏟아붓습니다.

이 민물들이 바닷물과 섞이면서 북극해 표면의 염분 농도를 낮춥니다. 표면의 물이 상대적으로 덜 짜다 보니 얼음이 얼 때 포함되는 염분의 양 자체가 남극보다 적은 편입니다. 북극해는 거대한 바다이기도 하지만, 어떤 면에서는 거대한 '민물 호수의 성격'을 일부 공유하고 있는 셈입니다.

4. 이 현상이 기후에 미치는 영향 (열염순환)

단순히 "얼음이 짜지 않다"에서 끝나는 문제가 아닙니다. 얼음이 얼면서 밖으로 밀려난 아주 차갑고 무거운 '고염분 물'은 바다 밑바닥으로 가라앉습니다. 이 움직임이 전 세계 바닷물을 섞어주는 '해류의 엔진(열염순환)' 역할을 합니다.

만약 북극의 온도가 올라가 얼음이 얼지 않는다면, 이 차갑고 무거운 물이 만들어지지 않아 전 세계 해류의 흐름이 멈출 수도 있습니다. 우리가 마시는 북극의 깨끗한 얼음 한 조각에는 지구의 온도를 조절하는 거대한 메커니즘이 담겨 있는 것입니다.

[핵심 요약]

  • 얼음이 얼 때 소금 성분을 밖으로 밀어내는 염분 배출 현상 때문에 해빙은 짜지 않습니다.

  • 오래된 얼음일수록 내부의 소금기가 씻겨 내려가 민물에 가까운 순수함을 유지합니다.

  • 주변 대륙에서 유입되는 막대한 양의 강물이 북극해의 염분 농도를 낮추는 역할을 합니다.

[다음 편 예고] 이렇게 만들어진 단단한 얼음 위에서 살아가는 북극의 지배자가 있습니다. 다음 편에서는 얼음 위 최고의 포식자, 북극곰의 사냥법과 놀라운 생존 전략에 대해 심도 있게 다뤄보겠습니다.

[질문] 바닷물이 얼어서 민물이 된다는 사실, 여러분은 알고 계셨나요? 혹시 북극 얼음으로 만든 시원한 아이스커피 한 잔, 상상해 보신 적 있으신가요?