| 흙의 종류 | ||||
| 자갈 | 마사토 | 모래 | 실트 | 점토 |
| 2mm 이상 | - | 2mm~62.5μm | 62.5μm~3.9μm | 2μm 미만 |
| 오른쪽으로 갈수록 입자가 작음 | ||||
| 틀:토양 | ||||
1. 개요
모래는 암석과 광물질의 작은 조각으로 구성된 입자이다. 지질학에서 사용되는 입자 크기로 분류하자면, 0.0625~2mm 사이의 입자다. 자갈보다는 작고 실트보다는 크다. 약자는 S로 영어의 Sand에서 따왔다.2. 구성
모래의 조성은 매우 다양하고, 모래가 있는 지역의 바위의 조성과 상태에 따라 달라진다. 일반적으로 가장 많은 성분은 이산화규소(SiO2, 실리카)로서, 모래에 석영 형태로 포함되어 있다. 석영은 화학적으로 안정되어 있고, 경도도 높아서 풍화 작용을 잘 견디기 때문에 가장 많이 남아 있는 것이다. 두 번째로 많은 성분은 탄산칼슘. 몇 억 년간이라는 긴 세월에 걸쳐서 조개껍질 / 산호의 가루가 모래에 축적되는 경우가 많아서다. 특히 열대 지역의 해변의 모래에는 이산화규소보다 탄산칼슘이 더 많다.3. 생물
조개 같은 생물체가 모래의 한 성분이 되기도 하지만, 반대로 생물체가 모래를 이용해서 몸을 이루는 경우도 있다. 일부 말미잘류는 골격이 없는 대신 패각이나 모래를 이용해서 몸체를 보강한다. 골격은 아니지만, 조류는 이빨이 없기 때문에 몸 속에 모래주머니에 모래나 작은 돌을 담아서 먹이를 잘게 부순다. 술안주로 먹는 닭똥집이 바로 이 모래주머니다.수박이나 땅콩 등은 물빠짐이 좋은 환경이 필요하므로 모래가 섞인 토질에서 재배하곤 한다.
4. 색과 모양
모래의 색은 어두운 노란색[1]이 가장 흔하지만, 사실 모래의 색은 흰색, 검은색, 녹색 등 다양하다. 모래를 구성하는 성분에 따라 모래의 색이 결정되는데, 성분 구성이 다양하기 때문이다.-
어두운 노란색
흔히 보게 되며 철이 불순물로 끼어든 석영이 주 성분. -
흰색
열대 해변의 하얀 모래가 주로 이런 성질을 띠며 석회암이 풍화되어 만들어졌거나 산호/조개껍질 가루가 섞인 것이다. 석고 가루로 이루어진 경우도 흰색. -
검은색
철광석의 일종인 자철석이 많은 모래나 용암이 식어서 만들어진 현무암이나 흑요석이 풍화되어 만들어진 모래. -
녹색
감람석, 해록석 등으로부터 만들어진 모래.
모래알의 모양은 모래마다 다르다. 풍화된 지 얼마 안된 모래는 각이 져있고, 생성된지 오래 되었거나 먼 곳으로부터 실려온 모래는 모래알이 둥글다. 오랜 시간이 흐르거나 물에서 긴 운반 과정을 거칠 때 물속에서 회전하며 모서리가 닳기 때문이다.
5. 원천
모래를 채취하는 곳은 당연히 강과 바다. 바다 모래가 양이 압도적으로 많긴 한데, 예전에는 모래의 주 용도인 건설자재로 쓰이지 못했다. 바다 모래에는 염분이 포함되어 있어 콘크리트 안에 들어가는 철근의 부식을 일으키기 때문이다. 따라서 강에서 집중적으로 모래를 채취하여 사용했지만, 하도 많이 파다보니 강 모래가 부족하게 되었고, 대안으로 바다 모래가 사용되기 시작했다. 제염설비로 바다모래의 소금기를 제거하여 건설용으로 써도 문제가 없는 모래를 얻을 수 있게 되었다. 물론 제대로 세척을 안 하면 부실공사의 우려가 있다.사막의 모래는 소금기가 없어 건설용으로 쓰면 좋을 것 같지만, 사막 모래는 콘크리트의 재료로 쓰기 힘들다. 물 속에서 만들어진 모래만 콘크리트에 쓸 수 있다. 모래 입자의 형태가 서로 완전히 다르기 때문이다 사막 모래는 입자가 둥글고, 물 모래는 입자가 각이 져 있다. 각진 모래만 콘크리트에 쓸 수 있으며, 둥근 모래를 콘크리트에 넣으면 결합력이 낮은 불량 콘크리트가 되는 경우가 대부분이라 건물 건설에 쓸수 없다. 그래서 사막 투성이인 나라들이 호주 등지에서 수입해온 비싼 모래로 콘크리트를 만들곤 한다. 다만 사막모래 콘크리트가 아예 안 쓰이는것은 아니고 혼합하거나 잔골재용으로 쓰는 특수한 경우에 한해서 쓰이기는 하며, 사막 모래 콘크리트의 품질향상을 위한 연구개발도 이어지기는 한다.
심지어 바위를 파쇄해 건설용 모래를 생산하는 지역도 있다. 강에서 채취한 모래를 운반하는 비용보다 바위를 기계로 부수는 비용이 더 저렴한 지역에서 사용하는 방법.
해수욕장의 모래는 끊임없이 바다로 씻겨나가고 있기에, 매년 바다에서 퍼 온 모래로 보충해줘야 한다. 이처럼 바다나 강의 바닥에서 모래를 퍼내는 작업은 해당 생태계에 큰 악영향을 주기 때문에 고민거리.
6. 용도
6.1. 배터리
신재생 에너지를 저장하는 신기술이며 현 리튬 이온 배터리를 대체할 자원으로 각광 받고 있다. 핀란드에서 개발한 모래 배터리는 약 500℃의 열에너지를 저장할 수 있다. #6.2. 생활
- 질량 기준으로 인간이 가장 많이 소비하는 천연 자원이 바로 모래다. ( 물을 모래보다 더 사용하지만, 물은 사용하더라도 순환을 통해 자연으로 되돌아오는 데 비해, 모래는 사용되면 그것으로 끝이다). 콘크리트의 원료로 대량으로 소비되기 때문.
- 자갈과 함께 콘크리트의 구성 원료가 된다. 모래만 시멘트와 섞어 쓰기도 하며, 이 경우는 모르타르라 한다.[2] 그리고 이때 모래를 '잔골재'라고 부른다.
- 주물을 만들 때 틀(주형)로 사용된다. 모래(주물사라 한다)를 굳혀서 틀을 만들고, 여기에 용융된 금속을 부어 식혀 굳혀서 제품을 만든다. 모래는 모양을 만들기 쉽고 열에 강하며, 금속에서 나온 기체가 배출될 수 있기 때문에 오래전부터 주형의 재료로 이용돼오고 있다. 규사를 주로 하여 이에 점토를 섞고, 수분을 가해 틀을 만든다.
- 주머니에 담아 모래주머니를 만들어 이런 저런 용도로 쓴다. 침수를 막는다든가 군대에서 기지방어용으로 쓴다든가.
- 실리콘의 원료로 사용된다. 실리콘은 공업 및 의료공학의 재료로 널리 사용되며, 반도체의 주 재료이기도 하다.
- 모래시계의 핵심 원료이다.
- 운동장에 쓰인다.[3] 놀이터와 모래성놀이에도 쓰인다.
- 동물의 위생관리를 위해서 쓰기도 하며 조류과 동물들은 깃털에 끼어있는 기생충들을 털어내기 위해서 모래목욕을 하며 일부 동물들은 사육장 바닥에 모래를 깔아주며 이외에는 고양이과동물들의 대소변 처리를 위해 사용되는데 애완용품으로 나오는 화장실용 모래는 진짜 모래가 아니라 벤토나이트처럼 흡수성 높은 광물들로 구성된 경우가 많다.
- 화재 진압에 사용한다. 모래를 사용하면 일반화재뿐만 아니라 유류, 전기, 심지어는 식용유와 금속화재까지 모조리 진화할 수있는 장점이 있다. 흔히 불 나면 뿌린다는 인식이 있는 물은 오직 일반화재만 진화할 수 있고 나머지 화재에는 오히려 위험을 초래할 수 있으며, 포말은 일반, 유류화재에 적합하나 전기화재는 부적합하고 이산화탄소는 물과는 정반대로 유류, 전기화재에 적합하고 일반화재에는 부적합하다. 분말이나 할론은 그나마 일반, 유류, 전기화재 모두 적합하나 역시 식용유나 금속화재에는 무리이다.[4] 그래서 주유소나 변전소, 주방, 실험실, 금속을 다루는 공장에서는 모래를 배치하는게 좋다. 게다가 모래는 값싸고 흔하기까지 하다. 한 사례에 따르면 실험실에 금속화재가 발생했는데 이때 포크레인을 몰고 와서 모래를 대량으로 살포해서 화재를 진압했다고도 한다.]
- 다만 모래도 예외는 있는데 금속화재 중에서 칼륨만큼은 모래로 끌 수 없다. 왜냐면 모래 속에 포함된 규소가 칼륨과 반응해서 역효과가 날 수 있기 때문이다. 그래서 칼륨에 의한 금속화재는 액체질소나 CO2 소화기, 아니면 아예 D급 화재용 소화기로만 꺼야한다.
- 호신용으로 쓸 수 있다.[5] 다만 이 방법은 예로부터 치졸하고 야비한 행위로 인식되어 약속하에 하는 정당한 격투일경우 시전자가 맹비난을 받게 되나, 그런게 아니라면 주위에서 찾기도 쉽고 쓰기도 쉬운데다가 효과도 좋아 유용하다. 같은 이유로 페퍼 스프레이도 마찬가지이다. 영미권에선 위급한 상황에서 쉽게 빠져나갈 수 있는 방법을 빗대어 pocket sand(주머니 속 모래)라고 부르기도 한다
- 옛날에 기름이 귀했을 시절에 한과를 모래를 이용해 튀겨서 먹기도 하였다. 그 전통 방식이 그대로 이어져 내려와 장인이 가끔 모래를 이용해 튀기기도 한다. 인도에서도 카스트 제도와 힌두교 신앙의 영향으로 튀김 요리를 기름을 쓰지 않고 모래로 튀겨 먹기도 한다. 출처 직접 먹어본 사람들은 기름에다가 튀겨 먹었을때 보다 바삭함이 오래 가고 훨씬 담백하다고 말한다. 모래가 씹힐 수 있지 않냐는 걱정이 있지만 대부분 굉장히 쎄게 체로 치고 그걸 한두번이 아닌 여러번 걸르기 때문에 모래는 다 빠져나와 모래가 씹힐 걱정은 안해도 된다.
- 이 외에도 오븐이나 화덕이 발전되기 이전, 그리고 그것들을 조달하기 힘든 야전에서 불을 피우고 남은 달아오른 재와 섞인 모래에 빵이나 식물뿌리, 열매나 씨앗 등등을 넣어 구워먹는 조리법을 사용했었다.
- 관크로마토그래피에서 고정상의 수평을 유지하기 위해 위에 Sea sand로 고정상을 약간 덮어준다. 이렇게 하면 용액을 위에서 떨어뜨려도 Sea sand만 흐트러지고 고정상 자체는 수평이 유지된다.
- 지금은 다른 재료를 쓰지만 샌드백의 충전재로도 사용했다.
6.3. 연마
금속이나 목재, 광석을 연마하는 데 사용되었다. 초기에는 기름, 물, 식초 등의 점착성과 연마성을 부여해 줄 다른 액상의 첨가물과 함께 섞은 모래 속에 금속이나 나무, 광석을 파묻거나 바른 뒤 손이나 도구 등으로 마찰시키거나 큰 통 안에 혼합 모래와 대상을 넣고 굴리는 방식으로 연마했으며[6], 이후 이를 쓰기 좋게 만든 것이 사포다. 주로 녹을 연마하기 힘든 복잡하거나 굴곡이 많은 물건을 연마하는데 주로 이 방법이 사용되었는데, 대표적인 것이 통에 식초와 모래를 넣어 굴려서 녹을 벗겨내던 체인메일. 이후 기계 기술이 발전된 근현대에 들어서는 모래를 고압의 공기와 함께 분사하는 도구가 만들어져 녹을 물리적으로 제거하는 샌드 블래스팅 공정이 생겨났다.[7] 다이아몬드 가공 시에도 곱게 빻은 다이아몬드 모래를 사용해서 가공한다.석재 가공에도 고대부터 사용되었다. 화강암과 같은 강철을 가지고도 연마하기 힘든 석재를 구리나 청동, 그보다도 못한 석기만을 가지고도 가공할 수 있게 한 원동력이다.
잉카 제국의 석재 건축술은 돌로 쌓아 올린 건물의 돌 틈새를 면도날조차 제대로 들어가지 않을 정도로 정교하게 짜맞추다 보니 오파츠 취급을 받았지만, 이 역시 구리나 석기, 나무 쐐기를 박아 물에 불리는 방법으로 쪼개고 대략 다듬은 석재를 모래로 연마해서 짜맞추는 방법으로 만들어진 것이다. 이 모래를 사용한 석재의 틈새 연마 기술은 현대에도 훨씬 발전된 장비로 사용되고 있다.
한때 오파츠[8]로도 거론되던 고대 이집트의 코어7을 비롯한 화강암의 구멍 자국과 거기서 떨어져나온 돌 조각 역시 마찬가지다. 이러한 원통 코어에는 절삭 기구의 흔적으로 보이는 촘촘한 나사산이 존재하는데, 화강암의 강도[9]를 버티면서 절삭하고 거기에 나사산까지 남길 수 있었던 제조법과 공구가 바로 모래.
1983년 미국의 펜실베이니아 대학교 부속 박물관 간행 잡지 'Expedition Magazine'에 개재된 실험에 의하면 고대 이집트 시기의 구리/청동기 도구 만으로도 화강암 절삭이 가능함을 실증/고증해 냈다. 펜실베이니아 대학교 부속 박물관 관련 문서 1983년 당시 잡지 기고문 겸 논문
당시 펜실베이니아 대학교에서 실행한 절삭 실험 방식은 이하와 같은 3종류였다.
- 1. 고대 기술 비교 검증을 위한 현대의 공구, 다이아몬드를 붙힌 강철 원통 톱
- 2. 고대 이집트 당시의 공구를 재현한 구리/청동기 원통 톱
-
3. 위와 같지만 절삭시 주변에 널려 있었던 석영 모래 혹은 풍화된 화강암질 모래를 연마재로 사용
또한 코어에 보이던 나사산은 원통 톱이 돌을 쓸어나가면서 중간에 낀 모래 조각에 의해 형성되었다는 것과, 모래와 함께 물이나 올리브유[11]를 섞어 윤활제로 쓰면 모래만을 단일 연마재로 썼을 때보다 더 빨리 절삭이 가능하다는 것도 밝혀졌다. 결과적으로는 정확한 연마재/가공법이 문헌으로 전해지지는 않으나 실험 고증을 통해 당시 주변에 널린 재료만으로도 단단한 화강암을 구리/청동기 도구로 가공했다는 것을 증명한 실험.
6.4. 마찰력 증가
- 차 바퀴가 미끄러지지 않도록 빙판길에 뿌리기도 한다. 물론 염화칼슘 같은 제설제와는 달리 눈을 녹이지는 못한다.
- 긴급제동시설에서도 모래를 사용해 마찰력을 극대화하여 브레이크가 고장난 차량을 멈춰세운다.
- 그러나 오토바이나 자전거와 같이 좌우 균형이 불안정한 이륜 형태의 차량은 모래지대를 지나가는 순간 전륜과 후륜의 마찰력이 달라져서 바퀴가 헛구르거나 미끄러지는 일이 생길 수 있다.
6.5. 그 외
- 비리를 저지를 때 모래가 생각 외로 많이 쓰인다. 당장 환곡에서도 탐관오리들이 모래 섞은 쌀을 농민들에게 빌려줬고, 임오군란도 모래 섞인 쌀로 군인들 봉급 준 것이 드러났으며, 커피믹스조차 원두가루에 모래를 섞었던 군납비리가 존재했다는 역사가 있다.
7. 위험성
모래 자체는 위험하지 않으나, 모래를 이용한 작업은 위험할 수 있다. 대표적인 것이 모래를 쏴서 녹을 제거하는 샌드 블래스팅. 작업 과정에서 모래가루가 날리게 되고, 이를 흡입하면 건강에 해롭다. 따라서 보호 장구를 쓰고 작업해야 한다.매년 봄이면 이때다 하고 불어오는 황사 또한 모래. 정확히는 중국 및 몽골 지역에서 날아오는 모래이다. 그 위험성은 매년 봄마다 뉴스에서 떠들어대는 걸 들었다면 잘 알 것이다. 호흡계를 망치는 건 기본에다가 심하면 눈에까지 문제를 일으킨다.
직접적으로 건강에 위험을 미치는 것은 아니지만, 모래나 골재 채취를 위해서 강바닥을 파는 준설작업은 환경 문제를 일으킬 수 있다. 일단 모래에서 살던 생명체들이 큰 타격을 입는 데다가 고운 모래 입자나 흙 입자가 수중에서 부유하면서 물을 뿌옇게 만들어 버리고 그 결과 수중 광합성을 하던 조류들이 죄다 죽어버린다. 물고기 아가미에 모래 입자가 들어가 문제를 일으키는 것도 덤이다. 문제는 이런 입자가 강을 타고 계속 흘러내려가기 때문에 넓은 범위에서 꾸준한 피해를 줄 수 있다는 점이다.
이 외에도, 운동장에서 놀다가 눈에 들어가는 경우도 꽤 있는데, 비비면 모래가 눈알 및 주변 피부를 긁어서 상처가 나 오히려 더 아프게 되니까 물이나 눈물로 흘려보내자. 그리고 놀기 전에 근처에 물이나 식수가 있는지 확인이라도 해두자.
미국 플로리다주 해변에서 모래놀이를 하던 7살 여자 어린이가 모래 구덩이에 갇혀 사망하는 사고가 발생했다. #
8. 환경 문제
8.1. 생태계 파괴
모래가 없으면 생각 이상으로 매우 심각하다. 인공구조물에 의한 모래 생성 순환 방해와 건설업체 등이 파가는 모래는 톤 단위인데, 이것이 바다 생태계 파괴와 더불어 쓰나미가 생기는 우려가 상당히 심각한 수준으로 나온다.화재대비용을 위해서 방화사로 사용하기위해 퍼가는 모래양도 상당하다.
대표적으로 해수욕장 자체가 유실 될 위험성이 도사리고 있는 데다가, 밀려오는 파도의 높이는 4m에서 6m 수준이다. 이런 파도를 저지할 만한 모래나 기반이 없는 상태로 내버려두면 민가를 초토화시킬 것이 뻔하다.
이런 모래를 자꾸 퍼가게 될 경우 침식이 시작되고 종국에는 토사든 암석이든 다 깎여 나가기 때문에 괜히 지방자치 단체가 돈 들여서 모래 쌓는 게 아니다. 그러나 결국은 밑 빠진 독에 물 붓기. 해외에서는 무분별한 모래 채집으로 인해 섬이 사라졌다는 보고도 있다. 심지어 모래를 퍼 가지 않고 해안에 용벽만 쌓아도 바다 흐름의 변화, 바람의 변화로 인해 모래사장에 모래가 사라지고, 항구에는 모래가 쌓이는 기막힌 일이 벌어지기도 한다.
환경단체는 건설업체에 매번 모래 때문에 자연재해로 인한 손실을 줄이라는 항의를 하지만, 건설업체 입장에서는 돈 받은 만큼 일한다고 주장하기 때문에 난항이 예상된다. 정부에서 받는 예산 가지고 생계를 꾸려나가는 군과 시에서는 매번 골머리를 앓고 있다.
8.2. 고갈
유엔환경계획(UNEP)에 따르면 매년 500억t에서 600억t의 모래가 채굴되고 있다. 이는 전 세계 강들이 1년간 운반하는 토사량의 2배 수준인데, 자연의 순리에 따라 사라지는 모래의 양을 이미 넘어선 것이다. 이에 고갈되고 있는 모래를 확보하기 위해 나라 간 모래 쟁탈전이 발생하고 있고 ‘모래 마피아’ 라는 조직들이 생겨나며, 관련인까지 살해되는 일들이 발생하고 있다.9. 언어별 명칭
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34> 언어별 명칭 | |
| 한국어 | 모래 |
| 한자 | 沙 |
| 영어 | sand |
| 일본어 | [ruby(砂,ruby=すな)] |
[1]
모래색이라는 색깔도 있는데 모래같이 회색을 띠는 노란색. 표준어 맞다!
[2]
사막의 모래는 너무 고운 탓에 건축용으로는 혼입해서 사용할 수 없다.
[3]
학교와 군부대 운동장에서 주로 쓰이는데, 작은 돌멩이가 섞여 있기 때문에 다치기 쉽다. 길고양이가 모래 운동장에 배설을 해놓고 덮어놔서 지저분하다.
[4]
식용유화재는 K급 화재용 소화기, 금속화재는 D급 화재용 소화기로만 진압 가능하다. 다만 K급 화재용 소화기는 전기화재용으로는 부적합하고 D급 화재용 소화기는 가격이 매우 비싸서 일상생활에서 구입하다가 배치해놓기 힘들다. 하지만 모래는 일반, 유류, 전기, 식용유, 금속화재 전부 다 진압할 수 있다.
[5]
모래가 눈이나 호흡기에 들어가면 고통을 유발하기 때문에 페퍼스프레이처럼 활용할 수 있다. 다만 페퍼스프레이의 주성분은 캡사이신인데 모래의 제압효과는 캡사이신보다는 떨어지므로 맹신은 금물.
[6]
현대에도 자잘한 부품은 자동화된 진동/회전하는 통에 모래와 넣고 굴린다.
[7]
유튜브 등지에서 녹슨 금속제품 리스토어 영상에 에어브러시 비슷한 것으로 불어대는 공정이 그것. 다만 균일하고 적당히 작은 알갱이 크기를 가진 모래가 필요하다.
[8]
한국에서는 이하의 실험이 매우 늦게 알려졌다.
[9]
화강암은 다루기 만만한 돌이 아니다. 조각 및 건축에서는 상대적으로 다루기 쉬운
대리석을 선호하는 편.(대신 대리석은
산성비에 취약한 단점이 있다.) 전근대 미술 중
석굴암 조각이 찬사를 받는 것도 신라 시대에 대리석에 비해 가공이 어려운 화강암으로 대리석 못지 않은 섬세한 조각 작품을 만들어냈기 때문.
[10]
주변 화강암의 석영 함유율이 상당히 높은 것으로 밝혀졌다.
[11]
물의 경우는 빨리 증발되던 탓에 계속 보충해야 했다는 단점이 있어, 물보다는 올리브유를 사용하는 게 더 낫다는 결과가 나왔다.