[별별 과학] 부력과 해수욕

더워도 너무 덥다. 서울에서 열대야가 10일 넘게 유지되고 있는 등 전국이 최대 혹서로 몸살을 앓고 있다. 하지만 때마침 휴가철로 해수욕장에서 시원한 물속에 몸을 담그고 놀다 보면 잠시나마 더위를 잊을 수 있어 다행이다. 이렇게 더운 날 물속에서 가라앉지 않고 수영을 즐길 수 있는 것은 부력의 원리 덕분이다.

부력이란 물속에 있는 물체의 밀도가 물의 밀도보다 작은 경우 그 밀도 차이에 의해서 그 물체를 위로 끌어올리는 힘이다. 물과 물체에 작용하는 중력의 차이 때문에 발생한다.

밀도는 단위 체적당 질량으로 정의되며, 물의 밀도는 1ℓ당 1㎏이다. 어떤 물질의 밀도가 물의 밀도보다 크면 가라앉고 작으면 뜨는데, 그 밀도가 물보다 큰지 작은지는 그 물체의 ‘비중’으로 판단한다. 비중은 물의 밀도를 기준으로 정하는데, 물보다 밀도가 작으면 1 이하이고 크면 1 이상이다. 예를 들어 철과 코르크의 비중은 각각 7.9와 0.24여서 철은 물속에 가라앉고 코르크는 물에 뜬다.

물속에서 사람 몸의 비중은 대략 0.99이다. 이는 평균치로 숨쉬기에 따라서 약간 차이가 난다. 숨을 들이켰을 때와 내쉬었을 때 몸의 부피가 달라지기 때문이다. 성인 남성의 경우 평균 폐활량은 4ℓ이고 평균 몸무게가 대략 70㎏이니 숨쉬기에 따라 몸의 비중은 최대 0.96∼1.02까지 변할 수 있다.

종종 물놀이 중에 안타깝게도 익사 사고가 발생하는데, 이는 물에 빠지면 당황해서 있는 숨을 다 뱉어 내기 때문이다. 몸의 비중이 1보다 더 커져 결국 물속에 가라앉는다.

물에 빠진 경우에는 흥분하지 말고 숨을 깊이 들이쉰 후 머리를 뒤로 젖히고 물에 누우면 된다. 그러면 비중이 최소한으로 낮아져 물 위에 떠 있을 수 있다. 이 상태로 호흡을 최대한 크게 유지하면 절대로 가라앉지 않는다. 물이 낮은 곳에서 미리 연습하면 도움이 된다. 부력의 원리로 안전하게 해수욕하며 무더위를 잠시나마 잊을 수 있으면 좋겠다.

이남영 칼럼니스트



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