안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
잠수함이 수심을 자유롭게 조절하는원리는 주밸러스트 탱크를 이용해 잠수함 전체의 무게를 조절함으로써 부력과 중력의 균형을 맞출 수 있기 때문입니다. 수심 조절 원리를 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
잠수함이 하강할 때는 잠수함 내부에는 바닷물이나 공기를 채울 수 있는 빈 공간인 주밸러스트 탱크가 있는데, 수면에 떠 있을 때는 탱크 안에 공기가 가득 차 있지만, 잠수할 때는 탱크 상부의 벤트 밸브를 엽니다. 내부의 공기가 위로 빠져나가면서 하부 개폐구를 통해 바닷물이 탱크 안으로 들어오고, 잠수함의 전체 무게가 부력보다 커지면서 물속으로 침수하게 됩니다. 목표 수심에 도달하면 밸브를 닫아 바닷물의 유입을 막습니다. 이때 잠수함 전체의 무게와 부력이 같아지는 중성 부력 상태가 형성되어 특정 수심에 머무를 수 있습니다. 이동 중에는 잠수함 외부에 달린 비행기 날개 모양의 잠항타 각도를 조절하여 물의 저항을 이용해 더 정밀하게 수심을 유지하거나 변경합니다. 잠수함이 수면 위로 떠오를 때는 고압 공기통에 저장해 둔 압축공기를 밸러스트 탱크 안으로 강력하게 밀어 넣습니다. 공기의 압력에 의해 탱크 안의 바닷물이 하부 개폐구를 통해 밖으로 밀려 나갑니다. 탱크가 다시 공기로 채워지면서 잠수함이 가벼워지고, 부력이 중력보다 커져 수면 위로 떠오르게 됩니다.