지구가 왜 ‘철의 행성’이에요?

지구가 철(Fe)의 행성이라, 아빠께서 일리 있는 말씀을 해주셨네요. 우리가 사는 지구는 약 46억 년 전에 탄생했다고 해요. 우주에는 가스와 먼지 같은 것들이 떠돌아다니는데, 암석이나 금속 덩어리로 이뤄진 조그만 미행성들이 서로 충돌하고 합쳐지면서 지구가 만들어졌다고 해요. 그 당시 지구는 뜨거운 마그마 상태였는데, 차차 식으면서 무거운 철과 니켈 성분이 지구 중심으로 가라앉고, 가벼운 암석 성분이 표면으로 떠오르면서 지각(땅)이 되었지요.

많은 연구를 통해 알려진 지구 탄생기이지만, 그 누구도 본 적은 없기 때문에 유력한 가설일 뿐이기는 합니다. 하지만 정말 확실한 건, 철은 지구가 탄생하는 그 순간부터 지구와 함께하고 있었고, 지구에 뿌리내린 인류의 문명에 지대한 영향을 끼쳤다는 사실이랍니다. 그럼 지금부터 자세하게 살펴볼까요?

l 3천 년 넘게 인류 문명을 발전시킨 철

인류는 석기시대와 청동기시대를 거쳐 ‘철기시대(Iron Age)’를 맞게 됩니다. 철은 청동보다 단단하고 자연에서 쉽게 구할 수 있어 도구를 만들기 적합했죠. 인류가 철을 제일 처음 사용한 건 기원전 4000년경 이집트에서 만든 철제 구슬이고, 그 후 기원전 1000년경 본격적으로 철기시대의 막이 올랐어요. 여러분, 혹시 지금은 무슨 시대인지 아시나요? 놀랍게도 우리는 아직 철기시대를 살고 있답니다. 무려 3000년이 넘는 시간 동안 말이죠!

철기시대 이전의 인류는 땅을 파서 움집을 만들거나, 자연에 있는 돌을 부수고 깎아서 고인돌이나 피라미드를 지었어요. 하지만 문명이 발전하여 철기시대에 들어서면서 우리는 철을 사용해 건물을 짓게 됩니다. 단단한 철은 우리의 삶의 공간을 튼튼하게 만들어준다는 걸 깨달았기 때문이에요. 옛날에는 건물을 지을 때 사용된 주재료가 돌과 벽돌, 나무였기 때문에 건물을 높게 지으면 건물이 그 자체의 무게를 지탱하지 못해 무너질 위험이 높았어요. 하지만 철이 건축의 주요 소재로 등장하면서 고층 건물을 짓는 것이 가능해졌습니다. 튼튼한 철 기둥이 높은 건물의 무게를 지탱할 수 있게 된 거죠.

▲ 우리나라에서 가장 높은 롯데월드타워! 포스코의 강판이 사용되었어요.

한국에서 1번째, 세계에서 5번째로 높은 잠실 롯데월드타워에 가보셨나요? 이런 초고층 빌딩을 지으려면 매우 강하고 질긴 철이 필요합니다. 높이 555m의 롯데월드타워에는 포스코가 자체 개발한 최신 고성능 열가공 고장력강판 등이 사용되었습니다. 튼튼한 철 덕분에 높고 멋진 건축물이 탄생할 수 있었죠. 이렇게 철은 건설의 주역으로서 도시를 안전하고 편리하게 만들어주고 있습니다. 또 우리가 매일 타는 버스와 자동차, 매일 밥을 먹는 주방의 프라이팬과 수저에도 철이 있죠.

l 철 덕분에 두 발 뻗고 잔다!

우리 지구에서 가장 큰 질량을 차지하는 원소가 무엇일까요? 바로 철(Fe)이랍니다. 지구의 무게 중 35%나 차지하고 있거든요. 그런데 아무리 주위를 둘러봐도 철이 35%나 될 것 같진 않아요. 그 많은 게 다 어디 있냐고요? 바로 우리 눈에 보이지 않는 땅 아래, 지구의 중앙부인 ‘핵’에 들어 있어요. 아까 지구의 탄생 순간에서 이야기한 것처럼, 철은 무거운 물질이어서 핵에 가라앉아 있답니다.

핵 속의 철은 어떤 임무를 할까요? 바로 ‘자기장’을 만듭니다. 방향을 모를 때 나침반의 N극과 S극을 확인하죠? 이건 지구에 ‘자기장’이 형성돼 있기 때문이에요. 자기장은 철이나 니켈처럼 전도성이 강하고 자성을 띤 물질이 자기력을 만들어내서 생긴 거예요. 지구 내부의 핵에 들어 있는 액체 상태의 철은 지구가 빙글빙글 자전할 때 회전하면서 자기장을 만듭니다.

지구 자기장이 있기 때문에 우리는 나침반도 쓸 수 있고요, 멋진 오로라도 볼 수 있어요. 그리고 태양이 쏘아 보내는 입자와 자기 등 강력한 에너지(태양풍)를 막아 지구를 보호해 줍니다. 자기장이 없었다면, 철이 없었다면 지구는 금성처럼 생물체가 살지 못하는 행성이 되었을 거예요. 그러니까 오늘날 우리가 이 땅에 발붙이고 살 수 있는 거죠!

이 정도면 우리별 지구를 ‘철의 행성’으로 불러도 되겠지요? 우리는 지구의 주인이니, 꼭 기억해두세요!  그럼 다음 시간에 다른 이야기로 찾아올게요. 안녕~!  (*•̀ᴗ•́*)و ̑̑

* 도움말 주신 분: 포스코 기술연구원 최응수 수석연구원