잠수함은 어떻게 잠수하고 다시 떠오를까? 부력 조절 원리 해설 | 2026년 11월 7일 확인

자료 확인: 2026년 11월 7일 오후 2시 29분, 한국 표준시(KST, UTC+09:00)

잠수함은 밸러스트 탱크에 바닷물을 들여 무게를 늘리면 잠수하고, 탱크에 압축공기를 넣어 물을 밀어내면 다시 떠오른다. 물속에서는 부력과 무게를 거의 같게 맞춘 뒤 수중타와 추진력을 이용해 깊이와 자세를 조절한다.

핵심은 잠수함 전체가 물을 얼마나 밀어내는지와 그 무게 사이의 균형이다. 탱크에 들어온 물은 승조원이 생활하는 공간을 채우는 것이 아니라 부력 조절을 위해 마련된 공간에 들어간다.

Destaques

• 잠수할 때 밸러스트 탱크의 공기를 내보내고 바닷물을 받아들인다.
• 부상할 때는 압축공기로 탱크의 물을 밀어내 무게를 줄인다.
• 중성부력은 위로 미는 힘과 아래로 당기는 무게가 거의 균형을 이룬 상태다.
• 수중타와 추진력은 항해 중 깊이와 선체 자세를 조절하는 데 도움을 준다.

잠수함은 물속으로 어떻게 내려갈까?

수면에 떠 있을 때 잠수함의 주 밸러스트 탱크에는 공기가 들어 있어 충분한 부력을 확보한다. 잠항을 시작하면 탱크 위쪽의 통기구를 열어 공기를 내보내고 바닷물을 들인다. 그러면 잠수함의 무게가 늘어나 수면 아래로 내려갈 수 있다.

이 과정을 이해할 때는 밸러스트 탱크와 승조원이 생활하는 공간을 구분해야 한다. 잠수함은 물에 견디도록 설계된 선체와 별도의 탱크를 이용한다. 미 해군의 잠수함 교육 자료는 밸러스트 탱크의 공기를 내보내고 물을 받아 잠항하는 원리를 설명한다.

부력과 중성부력은 무엇일까?

부력은 물체가 밀어낸 물의 무게에 해당하는 크기로 위쪽을 향해 작용하는 힘이다. 잠수함의 무게가 부력보다 크면 가라앉고, 부력이 무게보다 크면 떠오르는 방향으로 움직인다. 두 힘이 같거나 거의 같으면 중성부력 상태가 되어 특정 깊이를 유지하기가 쉬워진다.

중성부력이라고 해서 잠수함이 언제나 자동으로 정지하는 것은 아니다. 이미 움직이고 있거나 해류와 다른 힘의 영향을 받으면 위치와 깊이가 변할 수 있다. 승조원은 필요한 경우 조절 탱크의 물을 더하거나 빼고, 앞뒤 무게 배분도 맞춘다. 미 해군 해양시스템사령부는 잠수정의 부력을 세밀하게 조정할 때 물의 염도와 탑재 중량 등을 고려한다고 설명한다.

잠수함은 어떻게 다시 수면으로 떠오를까?

부상할 때는 밸러스트 탱크에 압축공기를 넣어 그 안의 물을 바깥으로 밀어낸다. 물이 빠져나가면 잠수함의 무게가 줄어 부력이 상대적으로 커지고, 잠수함은 위로 올라갈 수 있다. 수면에 도달한 뒤에도 필요한 부력과 균형을 확보하도록 탱크를 조절한다.

실제 절차와 장비 구성은 잠수함의 설계와 상황에 따라 다르다. 미 해군의 잠수함 구조 매뉴얼도 정상적인 잠항과 부상에 주 밸러스트 탱크가 사용되며, 압축공기를 이용해 탱크의 물을 내보낼 수 있다고 설명한다.

수중타와 추진력은 어떤 역할을 할까?

잠수함이 앞으로 움직일 때 선체의 수평 방향 조종면인 수중타를 기울이면 흐르는 물이 힘을 만들어 선체의 각도와 깊이를 바꾸는 데 도움을 준다. 비행기의 날개가 공기 흐름을 이용하는 것과 비슷하게 생각할 수 있다. 다만 움직임이 거의 없으면 수중타에 작용하는 물의 흐름도 작아져 조종 효과가 줄어든다.

밸러스트 조절은 전체적인 부력과 균형을 맞추고, 수중타와 속도 조절은 움직이는 잠수함의 깊이와 자세를 제어하는 데 함께 쓰인다. 실제 운항에서는 깊이와 선체 기울기, 주변 환경을 계속 확인해야 한다.

잠수함은 왜 무한히 깊이 내려갈 수 없을까?

깊어질수록 선체에 작용하는 수압이 커지기 때문이다. 잠수함의 압력 선체와 장비에는 설계상 견딜 수 있는 한계가 있으며, 안전하게 운용할 수 있는 깊이는 함정마다 다르다. 밸러스트 탱크로 부력을 조절할 수 있다는 사실이 어떤 깊이의 압력도 견딜 수 있다는 뜻은 아니다.

수온과 염도에 따른 물의 밀도 변화도 부력에 영향을 준다. 따라서 잠수함은 잠항 후에도 조건을 살피며 균형을 조정해야 한다. 원리는 같지만 구체적인 조작 순서와 운용 한계는 각 잠수함의 설계와 임무에 따라 달라진다.

자주 묻는 질문

잠수함은 엔진을 끄면 바로 가라앉나요?

그렇지 않다. 가라앉거나 떠오르는 경향은 주로 부력과 무게의 균형에 달려 있다. 다만 추진력이 줄면 수중타로 깊이를 조절하는 능력도 달라진다.

잠수함 안으로 바닷물이 들어오나요?

잠항할 때 바닷물은 부력 조절용 탱크에 들어간다. 승조원이 생활하는 공간을 정상적으로 물로 채우는 것은 아니다.

잠수함은 물속에서 공기를 넣어야만 올라갈 수 있나요?

밸러스트 탱크에 압축공기를 넣어 물을 밀어내는 것은 부력을 얻는 대표적인 방법이다. 앞으로 움직이는 동안에는 수중타를 이용해 상승 경로를 잡을 수도 있으며, 구체적인 방법은 함정과 상황에 따라 다르다.