파도 위의 거품은 어디서 오는가

이미지 출처: 픽사베이

 

바닷물 속 유기물

해변에서 하얗게 부서지는 거품을 보면 흔히 오염 물질을 떠올린다. 그러나 대부분의 거품은 바닷물 속 유기물과 파도가 만들어내는 자연 현상이다.

 

바닷물에는 눈에 보이지 않는 유기물이 포함되어 있다. 박테리아, 식물성 플랑크톤(미세조류), 동물성 플랑크톤, 해양 생물의 사체와 배설물 등이 분해되면서 단백질, 지질, 다당류 같은 물질이 물속에 녹아든다.

 

이들 유기물 가운데 일부는 분자 안에 서로 다른 성질을 함께 지닌다. 한쪽은 물과 잘 결합하는 친수성 부분이고, 다른 한쪽은 물을 피하려는 소수성 부분이다.

 

소수성 부분은 물속 깊이 머물기보다 공기와 물이 맞닿는 경계면으로 이동하려는 경향이 있다. 그 결과, 기포 표면에 얇은 막이 형성된다. 이 막이 기포를 쉽게 터지지 않게 안정시키고, 여러 기포가 모여 안정된 거품 구조를 만든다.

 

표면장력과 거품 형성

물은 표면에서 강하게 서로를 끌어당긴다. 이것이 표면장력이다. 그러나 유기 분자가 물 표면에 모이면 상황이 달라진다. 이 분자들은 물 분자 사이에 끼어들어 표면장력을 낮춘다. 그 결과 기포가 형성되기 쉬워지고, 형성된 기포는 더 오래 유지된다..

 

바람과 파도가 물을 격렬하게 흔들면 공기가 물속으로 끌려 들어가 작은 기포를 만든다. 이때 표면장력이 충분히 낮아져 있으면 기포는 쉽게 터지지 않고 안정된 구조를 유지한다. 여러 기포가 모여 형성된 집합체가 바로 거품이다.

 

이 원리는 세제가 든 물을 흔들 때와 본질적으로 같다. 바닷물 속 유기 물질은 일종의 약한 ‘천연 계면활성제’ 역할을 한다.

 

얇은 거품과 두꺼운 거품의 차이

이미지 출처: 픽사베이

 

보통 해안에서 보이는 거품은 비교적 묽다. 파도 마루에서 순간적으로 형성됐다가 곧 사라진다. 하지만 특정 조건에서는 점성이 강한 거품이 대량으로 생기기도 한다. 이는 미세조류가 대량 번식한 뒤 죽으면서 점액질 물질을 방출할 때 발생한다. 이 점액에는 다당류가 풍부해 기포를 더욱 안정적으로 붙잡는다.

 

강한 바람이나 해류가 이를 휘저으면 거품이 해안에 두껍게 쌓인다. 때로는 도로까지 밀려들어와 오염 물질로 오인되기도 하지만 대부분은 자연적 유기물에서 비롯된 것이다.

 

거품이 곧 오염은 아니다

물론 모든 해양 거품이 자연적인 것은 아니다. 산업 오염이나 생활하수가 유입될 경우에도 거품이 생길 수 있다. 다만 자연 거품은 보통 갈색·미황색을 띠고, 조류 번식 시기에 집중적으로 나타난다.

 

중요한 점은 거품 그 자체가 곧 오염의 증거는 아니라는 것이다. 거품은 물리·화학적 조건이 충족되었음을 보여주는 결과일 뿐이다.