[과학을 읽다]①운하, 배를 산너머로

파나마 운하 주요 갑문의 모습.[사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]운하(運河·Canal)는 내륙으로 선박이 다닐 수 있도록 만든 물길입니다. 논밭에 물을 대기위한 관개수로도 운하라고 할 수 있지만 통상 강이나 바다로 뱃길이 이어지도록 내륙에 만들어진 물길을 운하라고 합니다.

국제 사회에 널리 알려진 운하는 '수에즈운하(Suez Canal)'와 '파나마운하(Panama Canal)'가 있습니다. 지중해와 홍해를 연결하는 총연장 192㎞의 수에즈운하는 수평운하로 양쪽의 바닷물이 자연스럽게 운하로 흘러들어 오는 구조입니다.

반면, 파나마운하는 태평양과 대서양의 표고차가 26m나 됩니다. 배가 산을 넘어가야 하는 상황인 것이죠. 건축가들은 '갑문(Lock)'에서 해법을 찾았습니다. 최근에는 기술이 발달하면서 '리프트(lift)'로 간단하게 해결하지만 파나마 운하 건설 당시에는 그런 기술이 없었습니다.

갑문은 물을 가두거나 뺄 때 흔히 사용하는 수문입니다. 조수간만의 차이가 큰 항구에서 유용하게 활용하는 장치입니다. 인천항 같은 무역항에 밀물 때 항구에 정박한 배가 썰물 때는 바닥에 닿아 움직이지 못하거나 수평을 잃고 기울어진다면 하역작업을 하지 못하는 경우가 생기는 것이죠. 밀물 때 갑문(수문)을 닫아 두면 항구에 정박한 뒤 밀물 때까지 안전하게 항구에서 작업을 할 수 있는 것입니다.

파나마 운하 통과하는 선박. [출처=유튜브]

운하의 갑문은 두 수역을 연결하는 인공수로의 양쪽에 설치돼 있습니다. 인공수로를 가로질러 보(堡)를 쌓으면 보의 상하류에는 수위 차가 생깁니다. 이 수위 차를 조절하는 장치가 갑문인데 갑문은 통상 물을 가둔 도크에 설치됩니다. 배가 도크 속에 들어오면 물을 넣거나 빼서 적절한 수위에 도달하면 갑문을 열거나 닫습니다.

파나마 운하는 차그레스강을 막은 가툰호와 파나마만에 건설한 미라플로레스호 사이에 15㎞를 굴착해 만든 쿨레브라수로로 이루어져 있습니다. 운하 양쪽과 중앙에는 미라플로레스갑문, 페드로미겔갑문, 가툰갑문이 3단계로 설치돼 있습니다.

배가 도크에 들어가면 8.84m에 이르는 갑문을 닫고, 제일 높은 곳에 있는 호수에서 물을 흘려보내 갑문 안의 수위를 조절합니다. 갑문 안의 수위가 높아지거나 낮아져 다음 갑문 안의 수위와 같아지면 갑문을 열고 앞으로 나아갑니다. 수로의 벽에 설치된 궤도 전동차가 배를 예인합니다.

파나마 운하를 통과하는 선박의 모습. [사진=유튜브 화면캡처]

배 한척이 운하를 통과하는 시간은 8시간 정도지만 기다리는 시간까지 합쳐 보통 15~20시간 정도 걸린다고 합니다. 2016년 확장 공사를 마친 후 연간 2만5000척 가량이 운하를 통과한다고 합니다. 80㎞를 통과하는데 하루 정도 걸리니 파나마 운하의 교통체증은 여전합니다. 그래서 인공 호수인 가툰호는 통상 배들이 순서를 기다리는 곳으로 사용됩니다.

미국에서 태평양과 대서양을 관통하는데 파나마운하를 이용할 경우 남아메리카를 돌아가는 것보다 운항 거리는 1만5000㎞ 가량 줄일 수 있습니다. 지난해 말 파나마운하의 통항료가 10%나 올랐습니다. 그러나 비용이 비싸고, 오래 기다려도 더 큰 비용과 시간을 줄일 수 있기 때문에 파나마 운하를 이용하는 선박은 줄어들지 않고 있습니다.

기술이 보다 발달된 요즘은 갑문보다 리프트를 이용하는 운하가 더 많습니다. 건물의 엘리베이터처럼 물과 배가 든 도크를 통째로 이동시킬 수 있는 리프트가 갑문보다 경제적이고, 더 빠르기 때문입니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr