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서릿발
서릿발(ice column, frost pillar)은 땅속의 물이 얼어 기둥 모양으로 솟아오른 것을 가리킨다. 또는 그것이 뻗는 기운을 말한다.
개요
서릿발은 땅속의 수분이 지면이나 땅속에서 동결 또는 승화하여 생긴 수많은 기둥 모양의 얼음을 말한다. 즉, 땅속의 수분이 지표면이나 땅속에서 얼어붙거나 승화하여 만들어진 얼음 기둥으로 겨울철 밤사이에 맨땅에서 잘 성장하며, 모래나 점토에서는 생기기 어렵다. 땅속의 수분은 모세관 작용으로 토양 입자 사이의 공극을 따라 위쪽으로 움직인다. 또한, 땅속 깊이 들어갈수록 온도가 높아지므로 수증기압의 차이가 생겨 수증기 분자는 위쪽으로 움직인다. 서릿발의 얼음 기둥은 밑바닥에서 성장하여 그 자체를 밀어 올리면서 위쪽으로 자란다. 얼음의 기둥은 거의 연직이며, 지름 2∼3mm, 길이 수cm 정도 된다. 긴 것은 10cm 이상 되는 것도 있다. 서릿발이 내릴 수 있는 좋은 조건은, 기온이 약 -10℃, 지표 부근의 온도가 어는점 부근이고 토양수분이 약 30%, 토질은 모세관 현상이 잘 일어날 수 있는 점토와 세사(細砂)가 적당히 혼합된 토양 등이다.[1][2]
특징
서릿발은 겨울철 아침에 토양면이 부풀어오르는 현상이다. 지표 부근이 어는점 부근이고, 토양수분은 약 30%, 점토와 세사(細砂)가 적당히 혼합된 토양에서 서릿발이 내릴 수 있다. 농작물의 동해(凍害)의 원인이며, 토양의 동상현상을 일으켜 구조물의 기초를 파괴한다. 서릿발이 생길 때의 수분의 보급은 지중 깊은 곳으로부터 지면을 향해서 토양입자 사이의 모세관작용과 지중온도가 깊은 곳일수록 높기 때문에 생기는 땅속의 증기압차에 따른 수증기분자의 상부 이동으로 일어난다.
내부를 관찰하면 지름 2∼3mm, 길이 수 cm의 얼음 기둥들이 밀집하여 서 있는 것을 볼 수 있다. 서릿발이 내릴 수 있는 좋은 조건은, 기온이 약 －10℃, 지표 부근의 온도가 어는점 부근이고 토양 수분이 약 30%, 토질은 모세관현상이 잘 일어날 수 있는 점토와 세사(細砂)가 적당히 혼합된 토양 등이다.
서릿발은 가는 개개의 얼음기둥 밑부분에서 지하로부터 공급된 수분이 계속 얼어서 위로 올라오게 되기 때문에 기온이 많이 내려가서 지중 온도가 영하로 내려가면 땅속에 동토층(凍土層)을 형성하게 되어 지중으로부터의 수분공급이 차단되므로 서릿발 발생이 어렵게 된다. 농작물의 동해(凍害)의 원인이 되며 추운 지방에서는 토양의 동상현상을 일으켜 구조물의 기초를 파괴하기도 한다. 서릿발은 주로 세립질 토양에서 서기 쉽다.[3][4]
관련 용어
서리
서리(霜, Frost)는 대기 중의 수증기가 지상의 물체 표면에 얼어붙은 것을 말한다. 땅 위의 표면이 복사 냉각으로 차가워지고, 그 위에서 수증기가 승화하여 생긴다.
공기 중의 수증기가 낮은 기온에 승화된 것이다. 조금 더 정확히 말하면 주위 공기가 이슬점 이하이고 단단한 물체의 표면이 섭씨 영도 이하일 때 표면에서 발생하는 흰 가루 모양의 얼음을 서리라고 한다. 냉장고나 냉동 창고 등에서 쉽게 발견되며(성에), 드물게는 식물의 잎에서 증산하는 수증기가 그대로 얼면서 서리를 만들기도 한다. 참고로 얼음의 위에도 서리가 생길 수 있다. 한국 등 한자 문화권에서는 서리가 생기는 현상을 "서리가 내리다"라고 한다. 그러나 실제 양상은 "서리가 얼다"에 가깝다.
일반적으로 작물에 상당한 피해를 끼치기 때문에 농민들에게는 반갑지 않은 기상현상 중 하나이다. 이것이 유리창에 피어날 때도 있는데 아름다운 프랙털 또는 꽃무늬를 그리며 퍼져나간다. 구체적인 생성 조건은 외부 온도가 급강하하고, 실내 온도는 적당하며 습기가 있으며, 유리 자체에 단열능력이 약할 경우에 생긴다. 특히 흠이 있거나 다소 지저분한 유리에서 잘 생긴다. 환경에 따라 새털이나 바늘 같은 결정을 이루는 경우도 있고 비결정형 얼음덩어리 모양으로 굳어버리는 경우도 있다.
서릿발과는 생성 과정부터가 전혀 다르므로 헷갈리면 안된다. 농작물의 생육 시기는 서리가 없는 기간에 이루어지며 이 날짜를 무상 일수(無霜日數)라 한다. 보기에는 아름다우나 일상생활에 상당한 피해를 끼치는데다 당연히 얼음이라 차갑기도 한 탓에 비유적으로 사용할 때는 그다지 좋은 의미로 쓰이지 않는다. '된서리를 맞다'라는 비유가 '타격을 받다'로 의미가 확장되어 쓰이는 게 그 예다. 예외로 "머리에 서리가 내린다", "머리에 서리가 앉다" 로 관용어를 쓰는 표현을 하면 "나이가 들고 머리카락이 백발이 되어서 점점 늙어간다" 라는 뜻이 된다. 하지만, 늙는 것을 좋아하는 사람은 아무도 없으니 마찬가지로 이것도 부정적인 표현이라고 볼 수도 있다.
이 외에도 '추상(秋霜)같은 명령' 등의 용례도 있는데, "호령을 외치며 위엄이 있고 서슬이 푸를 정도로 강하게 명령을 내리다" 라는 뜻이다. 참고로 추운 날 머리를 말리지 않고 밖에 나가면 머리에 서리가 생길 수도 있다.[5]
서리의 종류
서리의 하위 항목 외에도, 육안으로 서리와 비슷하거나, 서리로 오인될 수 있는 다른 겨울철 기상현상들도 함께 설명하기로 한다.
- 백상(Hoar Frost): 흰서리라고도 하며, 복사냉각으로 인해 섭씨 영도 이하로 냉각된 표면에서 형성되는 흰 가루 같은 서리를 말한다. 지면에서 형성되는 경우도 많이 있다.
- 이류성 서리(Advection Frost): 나무 숲이나 기둥, 장대, 전선 등을 매우 강한 바람이 휘감고 지나가면 표면에 붙어 있던 서리 결정이 떨어져 바람을 타고 날아다니게 된다. 이와 같이 바람 속에 작은 얼음가루 결정들이 섞이는 것을 이류성 서리라고 한다.
- 빙의(Glaze Ice): 우빙이라고도 하며, 물체의 표면이 섭씨 영도 이하이고 그 위로 비 또는 과냉각된 빙우(氷雨; Freezing Rain)가 내릴 경우 곧바로 결빙하게 되는데 이를 빙의라 한다. 육안으로는 물체의 겉부분에 최대 수 cm 두께로 투명한 얼음이 코팅되어 있는 모습을 하고 있다. 농작물에 피해를 입히는 것은 당연지사. 전선 등 인공 구조물도 얼음의 무게로 부서질 수 있으므로 생각보다 피해가 크다. 생김새가 마치 얼음(氷)으로 된 옷(衣) 을 입은 듯하다고 하여 이런 이름이 붙었다. 특히 도로 위에 빙의가 생기면 도로에 얼음막이 생기기 때문에 운전자들에게 지극히 위험하다. 도로 위에 얼음 코팅이 되는 이 현상은 따로 흑빙(black ice)이라고 하는데, 운전자 육안으로는 아스팔트 위에 얼음이 껴 있다는 게 거의 보이지 않는다.
- 아이스 스톰: 눈이 녹았다가 다시 과냉각된 물방울이 물체의 표면에 엉겨붙으면서 발생하는 현상.
- 무빙(Rime): 상고대라고도 하며, 과냉각된 수증기를 포함한 차갑고 강한 바람이 물체의 표면에 부딪히면서 그 표면에 형성된 얼음을 말한다. 특별히 나뭇가지에 생긴 무빙은 '수빙'(樹氷) 이라고도 한다. 무빙은 연한 무빙(Soft Rime) 과 굳은 무빙(Hard Rime) 으로 나누어지는데, 연한 것이 더 우윳빛이고 수정 같은 결정을 보인다. 연한 무빙의 경우 늦가을 산간지역에서 눈도 안 왔는데 눈꽃이 피는 주된 이유가 되기도 한다. 무빙의 성장 방향은 바람이 불어오는 쪽을 향하며, 대개 바늘, 솔, 비늘의 모습이지만 때로는 새우의 꼬리 같은 모습을 하기도 한다. 이 위에 눈까지 쌓인다면 그건 그야말로 눈사람이나 진배없는 모습이 된다. 이렇게 말하면 이게 뭔가 싶겠지만, 흔히 눈꽃 축제에서 한 번쯤 봤을 법한, 높은 산의 나뭇가지들에 딱딱하게 들러붙은 하얀 눈이 사실은 바로 이것이다. 한편, 연한 것이든 굳은 것이든, 항공기가 비구름 속을 통과할 때에도 날개와 동체에 착빙 현상을 일으켜서 운항을 곤란하게 만들기 때문에, 항공기들은 항상 착빙 문제에 신경을 쓴다. 겨울철 공항에서 동체에다 뿌려대는 방빙(de-icing) 작업이 바로 무빙을 제거하기 위함이다.
- 비얼음(Rain Ice): 무빙과 같은 조건이지만 온도가 좀 더 높아서 물체의 표면을 수증기가 적신 후 응결한 것을 말한다. 이름과는 달리 비로 인한 것은 아니며 바람에 의해 형성된 것.
- 서릿발(Frost Columns): 상주라고도 하며, 모세관 현상에 의해 지하에서 지상으로 올라온 물이 영하의 온도로 인해 얼면서 발생하는 현상. 흙 입자들을 대개 수 cm 정도 들어올리는 작은 얼음 기둥들의 모양이며, 비탈에서는 흙사태의 원인이 되기도 한다. 이름에 서리가 들어가지만 일반적인 서리와 달리 땅속 수분이 생성 원인이다. 서리 못지 않게, 아니 어쩌면 그 이상으로 농작물에 끼치는 피해가 크다. 서리는 잎이나 열매 등에 내려앉기에 열매작물이 아니라면 그나마 걱정은 덜하지만, 서릿발은 땅에서 얼어붙은 뒤 땅 위로 올라오기 때문에 식물의 뿌리 자체를 들어 올려 버리는 경우가 허다하다. 때문에 그냥 피해를 주는 것이 아니라 작물 자체를 죽게 만드는 것이 문제다. 또한, 건축물에도 피해를 줄 수 있다. 서릿발이 올라오면서 건축물의 기초를 약화시킬 수 있기 때문이다. 그래서 건축 공사 때는 동결심도라 해서 겨울에 땅이 어는 깊이를 측정하고, 사전에 이를 방지하는 공사를 행한다.
- 성에(window frost): 주로 창문, 다락방, 창고 벽등에 끼는 서리. 창문에 낀 성에가 시야를 방해하는 수준에만 이른다면 창고 같은 곳의 성에는 결빙된 습기가 잠시 녹았다 어는과정을 반복하며 곰팡이피해를 불러오는 일이 잦다. 냉동고에도 끼는데 이는 문이 꽉 닫히지 않아서 생긴 틈으로 외부의 공기가 들어가서 급속 냉각되어 생기는 것이다. 빙하에서 떨어져나와 극지방 바다를 떠도는 유빙이나 겨울 강이 일부 얼어붙어 물 위를 떠다니는 얼음판은 순우리말로 '성엣장'이라고 부른다.[5]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
