잠수함은 어떠한 원리로 수압을 견디나요?
바다속으로 들어가면 갈수록 압력이 쎄진다고 하는데 그러면 엄청난 수압을 이겨내고 바다속을 잠수할수 있는 이유는 무엇인가요? 알려주세요
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
기압으로 버틸수는 없습니다.
수압이 현저히 크기 때문이지요..
물밑으로 들어가면 10m 당 1기압이 누적됩니다.
그러면 1000m=1km 이면 100기압 10km 정도 내려가면 1000기압에
해당하는 압력을 받습니다.
물속에서 압력은 좌우위아래 동등하게 받습니다.
그리고 이압력에 견딜수 있는 가장 좋은 형체는 구의 형태입니다.
하지만 구의 형태로는 잠수함을 만들면 공간상 좋지 않기 때문에(실험용 잠수함말고)
보통 원통형을 사용합니다.
1기압이 어느정도 되는지 짐작이 안가신다구요?
1기압은약 1.0332kg/cm^2 그러니까
가로(1cm)x세로(1cm) 넓이에 1kg이 누르는 힘입니다.
그러면 1000기압은 어느정도냐구요?
당연히 가로(1cm)x세로(1cm) 넓이에 1000kg 즉 1톤이 누르는 힘이지요..
그럼 집에있는 쇳조각을 가지고 1톤으로 누르면 어떻게 될까요
아마 납작해 질겁니다. 그래서 더 두꺼운 쇠를 사용해야겠지요...
이러한 사실들을 접목하여 계산하면 어느정도 두께와 재질을 가지고 설계에 들어가야
어느깊이의 심해에 들어가 압력을 견딜수 있는 잠수함을 만들지 시작이될겁니다.
참고로 심해에 들어가는 잠수함은 외벽의 두께만 무지하게 두껍답니다.아르키메데스의 원리란, 한 물체의 일부 또는 전부가 액체 속에 잠기면,
그 물체에 의해 밀려나온 액체의 중량과 크기가 같고 방향이 반대인 부력이 걸리게 되는 것입니다.
잠수함에 공기탱크를 압력선체에 외부에 설치하여
물이 채워지면 잠수함의 무게가 부력과 같아지도록 조절하고,
잠수함이 수면으로 올라갈땐 공기탱크내에 압축공기를 공급하여 떠오르게 하고 있습니다.
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
잠수압은 설계할 때부터 수압을 견딜 수 있도록 강철과 합판 등으로 외벽을 단단하게 만듭니다
그래서 심해도 탐사가 가능 한 것입니다
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
잠수함은 단순히 각 부품끼리 단단하게 결합되는 물리적인 힘으로 수압을 견디게됩니다.
감사합니다.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
잠수함의 선체는 최대 잠수 깊이에서 수압에 견딜 수 있는 단단한 내각과 비교적 얇은 철판으로 된 외각의 이중벽으로 되어 있습니다. 그리고 내각과 외각 사이에 바닷물을 넣었다 뺐다 할 수 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)가 설치되어 있습니다. 그런데 바로 이 밸러스트 탱크가 잠수함을 위아래로 움직이는 열쇠를 쥐고 있습니다.
잠수함은 밸러스트 탱크에 물을 빨아들이면 가라앉고, 물을 내보내면 떠오릅니다.
잠수함의 부력을 조절하는 밸러스트 탱크는 잠수함 선체 양쪽에 있는데, 잠수함이 물 위에 떠 있을 때에는 공기로 가득 차 있게 됩니다.
또한 잠수함내 기압 조절장치로 잠수시 내부 기압을 조절하여 사람이 활동에 문제가 없게 조정하고 있습니다.
안녕하세요. 방민기 과학전문가입니다.
심해잠수함을 개발하는데 가장 큰 걸림돌은 수압인데, 5000m 깊이는 결코 만만한 곳이 아니다. 이 정도 깊이에 맨몸으로 들어가면 머리 위에 중형 버스 한 대를 올려놓은 것과 같은 압력이 온몸을 짓누른다. 심해용으로 특별히 만든 잠수함이 아니라면 넘보지 못할 수심이다. 일반 잠수함의 잠항 깊이는 150m 이하, 최첨단 핵잠수함도 500~700m가 한계다. 심해잠수함들은 일반 잠수함과는 달리 몇 가지 특별한 설계가 뒤따른다. 가장 단순하게 생각할 수 있는 방법은 ‘버티기’다. 아예 튼튼하게 만들자는 것이다. 티타늄 같은 고강도 소재를 쓰고, 최대한 둥근 모양으로 만들어 압력을 분산시켜 준다. 하지만 더 좋은 방법도 있다. 잠수함 내부에서도 높은 압력을 만들어 외부 수압을 막아주는 ‘수압상쇄’ 방법이다. 외부 수압을 센서 등으로 감지한 다음, 모터를 이용해 물이나 기름 같은 액체를 잠수함 안쪽에 부어 넣어 안쪽에서도 높은 압력을 만들어 준다. 이 방법을 쓰면 이론상으로는 종잇장처럼 얇은 철판으로도 외부의 수백 기압을 견딜 수 있다. 내부에서 압력을 걸어 줄때는 물보다 주로 기름을 쓴다. 같은 압력이 걸려도 물보다 조금 더 가볍기 때문에 혹시 동력이 끊어질 경우, 가지고 있던 무게추만 바다 속에 던져 버리면 잠수함을 천천히 위로 떠오르게 만들 수 있다. 압력에 따라 부피가 변하는, 탄성이 좋은 변형 소재로 잠수함의 일부분을 만드는 방법도 있다. 보통 플로트(부력장치) 등에 이런 소재를 쓴다. 수압상쇄 방법이 이론적으로는 가장 이상적이지만 유인 잠수함을 만들려면 사람이 탑승할 공간은 공기로 채우는 수밖에 없다. 무인잠수함도 정밀한 실험장비가 있는 곳은 마찬가지로 공기로 채워야 한다. 결국 최소한의 공간은 반드시 버티기 수법을 써서 설계해야 한다. 이
