안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
물에 뜨고 가라앉는 건 재료의 밀도가 아니라 물체 전체의 평균 밀도로 정해져요. 물속에 잠긴 물체는 자기가 밀어낸 물의 무게만큼 위로 떠받치는 부력을 받는데, 이 부력이 무게보다 크면 떠요.
쇠 1kg을 덩어리로 뭉치면 부피가 약 127cm³라 밀어내는 물도 127g밖에 안 돼요. 그런데 같은 쇠를 얇게 펴서 그릇 모양으로 만들면 안쪽 빈 공간까지 합쳐 훨씬 큰 부피의 물을 밀어낼 수 있고, 밀어낸 물이 1kg을 넘는 순간 떠올라요. 배는 강철로 만든 거대한 그릇이라, 선체 안에 들어 있는 공기까지 포함하면 평균 밀도가 물보다 한참 낮아요.
수십만 톤짜리 유조선도 그 무게와 같은 양의 바닷물을 밀어낼 만큼 선체가 잠기면 그 깊이에서 균형을 이루고 멈춰요. 화물을 실으면 늘어난 무게만큼 물을 더 밀어내야 해서 배가 더 깊이 잠겨요. 배 옆면에 그려진 만재흘수선은 이렇게 내려갈 수 있는 한계를 표시한 선이에요. 반대로 선체에 구멍이 나 물이 들어차면 공기 자리를 물이 채워 평균 밀도가 올라가고, 쇳덩이와 같은 처지가 되어 가라앉아요 :)