안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.
잠수함은 배의 앞부분과 뒷부분에 있는 주부력 탱크에 바닷물을 채워서 잠수함의 중량을 조절하고 압축공기를 빼내거나 불어 넣으면서 부력을 조절하여 잠수와 부상을 한다.
잠수함이 바다 속으로 잠수해야 하는 경우, 주부력 탱크에 바닷물을 많이 채워서 잠수함의 무게를 늘리면 잠수함이 바다 속에서 차지하는 부피에 해당하는 부력의 크기보다 바다 아래쪽으로 작용하는 중력이 더 커져서 잠수함은 가라앉게 된다.
잠수함이 물 속에 잠겨 있다가 떠올라야 할 경우에는 주부력 탱크에 압축 공기를 불어넣어 탱크 안의 바닷물을 잠수함 밖으로 배수시킨다. 그러면 잠수함의 무게가 줄어들어 부력이 중력보다 커지게 되며 잠수함은 바다 위쪽으로 떠오르게 되는 것이다.
이렇게 부력이 중력보다 커서 잠수함이 부상하는 상태가 되는 것을 ‘양성 부력’이라고 한다. 또한 중력이 부력보다 커서 잠수함이 가라앉게 되는 상태를 ‘음성 부력’이라 하고, 중력과 부력이 같은 상태를 중성부력이라고 한다.
또한 바다의 해수 염분이 장소에 따라 조금씩 다르기 때문에 잠수함의 부력도 변하게 되는데, 잠수함이 염분이 높은 해수 쪽으로 이동할 때는 상대적으로 잠수함의 부력이 커져서 양성 부력이 되기 때문에 잠수함은 떠오르게 된다.
이것은 바닷물에서 염류의 농도 때문에 해수의 밀도가 커져서 민물에서보다 몸이 더 잘 떠오르는 것과 같은 원리이다. 반대로, 잠수함이 염분이 낮은 해수 쪽으로 이동할 때는 상대적으로 잠수함의 부력이 작아져서 음성 부력이 되고 잠수함은 가라앉으려고 한다. 이와 같이 잠수함은 바닷물의 밀도에 따른 중력과 부력의 원리들을 적절히 이용하여 잠수와 부상을 자유자재로 할 수 있는 것이다.
출처:네이버지식백과
