잭 스패로우의 수중 보트 보행, 물리학으로 본 29,400뉴턴의 진실

당신도 잭 스패로우처럼 바다 밑을 걸을 수 있을까? 영화 캐리비안의 해적에서 잭 스패로우와 윌 터너는 뒤집힌 배 속의 공기를 이용해 산소통 없이 바닷속을 산책한다. 관객의 상상력을 자극하는 이 명장면이 현실 세계의 물리학 법칙 안에서도 유효한지 분석해 보았다.

중력과 부력의 치열한 줄다리기

물속에서도 중력은 여전히 작용한다. 하지만 우리가 몸이 가볍게 느껴지는 이유는 물이 물체를 위로 밀어 올리는 부력 때문이다. 아르키메데스의 원리에 따르면 부력의 크기는 물체가 밀어낸 물의 무게와 같다. 뒤집힌 보트 안에 든 3세제곱미터(m³) 가량의 공기가 밀어내는 물의 무게를 계산하면, 약 29,400뉴턴(N)이라는 엄청난 상향 전력이 발생한다.

이 수치는 일상적인 단위로 환산하면 약 6,600파운드에 달한다. 즉, 두 남자가 배를 바닥에 붙여놓고 걷기 위해서는 배 자체가 3톤 이상의 무게를 가졌거나, 그만큼의 금화나 평형수를 싣고 있어야 한다는 뜻이다. 가벼운 나무 보트라면 발을 떼는 순간 수면 위로 미사일처럼 솟구쳐 오를 것이 자명하다.

보일의 법칙도 구하지 못한 물리적 한계

깊은 곳으로 내려갈수록 수압에 의해 공기 부피가 줄어들어 부력이 약해질 것이라는 반론도 있다. 보일의 법칙에 따라 수심 10미터마다 기압은 1기압씩 증가한다. 만약 수심 30미터까지 내려간다면 공기 부피는 4분의 1로 줄어들지만, 여전히 부력은 1,650파운드 수준을 유지한다. 여전히 사람이 감당할 수 있는 무게가 아니다.

설령 깊은 수심에서 보트를 고정하는 데 성공하더라도 문제는 남는다. 4기압으로 압축된 공기를 마시고 갑자기 수면으로 상승할 경우, 혈액 속 질소가 기포로 변해 혈관을 막는 감압병 위험에 처하게 된다. 결국 영화적 허용이 가미된 이 장면은 과학적으로는 불가능한 판타지에 가깝다고 볼 수 있다.