#9. 부력, 아르키메데스의 유레카

  수중에서 떠다니는 물체가 자꾸 올라가는 것을 보면, "이게 뭐지?" 싶으시죠? 그것이 부력입니다! 부력은 물체가 물 속에서 받는 상승력으로, 아르키메데스가 발견한 물리 현상 중 하나입니다. 그리고 이 발견은 아르키메데스에게 "유레카(Eureka)"라고 외쳤습니다. 부력의 원리를 이해하면, 수중 장비나 선박, 댐 등 다양한 분야에서 활용할 수 있습니다. 이번 글에서는 부력을 이용하 잠수함의 원리와 아르키메데스의 유레카 발견 이야기를 소개하면서, 부력이 어떤 식으로 우리 삶 속에서 작용하는지 재미있게 알아보겠습니다!

1. 부력이란 무엇일까?

  부력은 물체가 액체나 기체 안에 있을 때 발생하는 상승력입니다. 이는 아르키메데스의 원리에 기반한 현상으로, 물체가 액체나 기체 안에 있을 때 밀도가 높을수록 상승력이 높아집니다.

이를 조금 더 자세히 설명하면, 액체나 기체 안에서 물체가 움직이면 그 주변의 액체나 기체가 물체를 둘러싸고 있는 압력을 발생시키게 됩니다. 이 때 물체의 아래쪽과 위쪽에 발생하는 압력은 서로 다릅니다. 위쪽의 압력은 아래쪽의 압력보다 작기 때문에, 물체는 아래쪽으로 밀려들어가는 힘과 위쪽으로 밀려나는 힘 사이에서 상승하게 됩니다.

이러한 상승력은 물체가 액체나 기체 안에 있는 부피와 밀도에 영향을 받습니다. 물체의 부피가 크고 밀도가 낮을수록 상승력은 작아지게 됩니다. 반면 물체의 부피가 작고 밀도가 높을수록 상승력은 커지게 됩니다.

예를 들어, 빨간색 공과 파란색 공이 같은 크기이지만 빨간색 공은 더 낮은 밀도를 가지고 있습니다. 그래서 두 공을 물 속에 넣으면 빨간색 공은 파란색 공보다 더 많이 떠오르게 됩니다.

이러한 부력의 원리는 수영, 배를 가라앉히지 않고 유지시키는 등 다양한 분야에서 응용됩니다.

부력의 원리

2. 부력을 이용한 전투무기, 잠수함

  잠수함은 수중에서 자유롭게 움직일 수 있는 전투용 선박입니다. 하지만, 잠수함은 수중에서 매우 무거운 무게를 지니고 있기 때문에, 수중에서 자유롭게 움직이기 위해서는 부력이 매우 중요한 역할을 합니다.

잠수함의 부력은 대개 탱크나 탱크 그룹을 이용하여 조절됩니다. 탱크는 잠수함의 수중에서의 위치와 깊이를 제어하는 데 사용됩니다. 잠수함이 수중으로 이동하면, 잠수함의 무게는 수중에서의 밀도와 부피에 따라 변화합니다. 따라서, 잠수함이 수중으로 이동하면서 탱크 내부의 공기나 물의 양을 조절하여 부력을 조절할 수 있습니다.

또한, 잠수함의 외부 형태도 부력을 고려하여 설계됩니다. 잠수함의 몸체는 대개 탱크의 위치, 모양, 크기, 그리고 배치 등을 고려하여 설계됩니다. 이러한 설계는 잠수함이 수중에서 자유롭게 움직이고, 안정적으로 수중을 항해할 수 있도록 도와줍니다.

 

  또한, 잠수함이 수중에서 움직이는 동안 물의 밀도와 압력 변화에 따라 부력이 변할 수 있습니다. 따라서, 잠수함은 수중에서 위치를 조절하고 깊이를 유지하기 위해 탱크와 함께 다양한 부력 제어 장치를 사용합니다.

결론적으로, 잠수함은 부력을 고려하여 설계되고 조절되는 선박입니다. 부력은 잠수함이 수중에서 안정적으로 움직이고, 깊이를 조절하면서 안전하게 수중을 항해할 수 있도록 돕는 중요한 요소 중 하나입니다.

잠수함(출처 : 위치백과)

3. 부력을 처음 발견한 사람, 아르키메데스

  아르키메데스는 고대 그리스의 수학자, 과학자, 엔지니어, 발명가로, 부력의 원리를 발견하고 이를 아르키메데스의 원리로 알려져 있습니다.

아르키메데스는 시간이 흐른 지금도 여러 가지 분야에서 중요한 발견과 기여를 하였습니다. 그는 수학 분야에서는 수학 연구의 핵심 개념인 무한대와 미분법을 발견했고, 기계공학 분야에서는 크레인과 같은 다양한 기계를 발명했습니다.

하지만, 가장 유명한 발견은 부력의 원리입니다. 아르키메데스는 3세기 경, 시로스왕국 시라쿠사에 살았으며, 시로스왕국은 시라쿠사와 같은 지중해의 도시국가 중 하나였습니다. 그는 왕궁에서 수영할 때 몸에 작용하는 힘에 대해 고민하다가, 부력의 원리를 발견하게 되었습니다.

 

  아르키메데스는 수영할 때 몸이 수중에서 떠오르는 것을 관찰하면서, 그 이유를 밀도와 부피의 개념으로 설명하였습니다. 이후, 아르키메데스는 부력의 원리에 대해 자세한 실험을 진행하여 이를 공식화하였고, 부력의 원리를 증명하는 유명한 아르키메데스의 실험이 유래되었습니다.

이러한 아르키메데스의 발견은 과학 분야뿐만 아니라, 수영, 조선, 항해 등의 분야에서도 매우 중요한 역할을 하고 있습니다. 아르키메데스는 그의 발견으로 인해 현대 세계에서도 매우 중요한 역할을 하는 부력의 원리를 발견하였고, 이를 통해 인류는 수많은 혜택을 누릴 수 있게 되었습니다.

아르키메데스(출처: 위키백과)

4. 부력을 통해 얻는 신재생에너지

  부력은 대체 에너지원으로 활용될 수 있는 신재생 에너지의 일종입니다. 해수면의 파도나 조류, 강물의 흐름 등에서 생기는 움직임을 이용하여 발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 것이 가능합니다.

특히, 파력 발전은 파도 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로, 안정적인 발전이 가능합니다. 파력 발전소는 파도 에너지를 직접적으로 수집하여 전기를 생산하므로, 전력 생산이 일정하고 예측 가능합니다. 또한, 파력 발전소는 대부분 해양에서 설치되기 때문에 고장이나 수명이 다한 발전기의 교체 및 수리가 어려워 비용이 높을 수 있습니다. 하지만, 파력 발전 기술이 개선되면서 이러한 문제점들이 극복되고 있습니다.

 

  조력 발전은 강물의 흐름 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식입니다. 강물은 상대적으로 안정적인 수송 에너지원으로, 조력 발전소는 지속적인 전력 생산이 가능합니다. 또한, 강물의 수위나 흐름이 많이 변동하는 지역에서는 양방향 발전이 가능한 풍력과 연계하여 조력 발전소가 운영될 수 있습니다.

이러한 부력 에너지를 이용한 신재생 에너지는 탄소 배출량이 적어 기후 변화 대응에도 도움이 되며, 에너지 안정성과 보안성을 높이는데 기여할 수 있습니다. 또한, 해양 에너지 자원을 이용하여 발전하므로, 기존 에너지원과는 별개의 출처로 발전이 가능하다는 점에서도 매우 유용합니다. 따라서, 부력을 이용한 신재생 에너지 기술의 연구와 발전은 전 세계적으로 활발하게 이루어지고 있습니다.

출처(위키백과)

5. 신재생관련 자격증 소개

  신재생 에너지 산업이 성장하면서, 이 분야에 관한 자격증도 다양하게 제공되고 있습니다. 이러한 자격증은 신재생 에너지 분야에서의 전문 지식과 기술을 보유한 전문가로서의 역량을 인증받을 수 있는 기회를 제공합니다.

대표적인 신재생 에너지 관련 자격증으로는 다음과 같은 것이 있습니다.

1. 한국신재생에너지학회의 자격증

• 신재생 에너지 분야에서 활동하는 전문가들을 위해 한국신재생에너지학회에서 자격증을 발급합니다. 신재생 에너지 관련 분야의 기술 및 이론을 폭넓게 학습할 수 있는 기회를 제공합니다.

1. 대한환경공학회의 자격증

• 대한환경공학회에서는 신재생 에너지 분야와 관련된 환경공학 분야의 전문 지식과 기술을 인증하는 자격증을 발급합니다.

1. 에너지매니저 자격증

• 에너지 절약 및 에너지 효율화에 대한 전문 지식과 기술을 보유한 전문가로서 인증받을 수 있는 자격증입니다. 이 자격증은 신재생 에너지 분야에서의 에너지 효율화 기술을 폭넓게 학습할 수 있는 기회를 제공합니다.

1. 태양광 발전사 자격증

• 태양광 발전 분야에서의 전문 지식과 기술을 보유한 전문가로서 인증받을 수 있는 자격증입니다. 태양광 발전 관련 분야의 기술 및 이론을 폭넓게 학습할 수 있는 기회를 제공합니다.

1. 풍력 발전사 자격증

• 풍력 발전 분야에서의 전문 지식과 기술을 보유한 전문가로서 인증받을 수 있는 자격증입니다. 풍력 발전 관련 분야의 기술 및 이론을 폭넓게 학습할 수 있는 기회를 제공합니다.

  이 외에도, 각 지역별로 다양한 신재생 에너지 관련 자격증이 제공될 수 있습니다. 이러한 자격증들은 신재생 에너지 분야에서 전문적인 경력을 쌓고 싶은 사람들에게 매우 유용한 기술입니다.

 

https://youtube.com/shorts/2aCNVPnhhU8

 

부력관련한 전시물입니다.

 

감사합니다^^!