찌몸통 형태에 따라 찌올림이 다르다?

구형이든 막대형이든 동일부력이라면 찌올림 높이는 같다

공(球) 형태의 몸통을 가진 찌와 막대형 몸통을 가진 찌 중 어느 찌가 찌올림이 높을까? 날씬한 형태의 막대형 찌가 찌올림이 더 높지 않을까?
결론부터 말하자면 같은 부력의 찌라면 찌몸통을 어떻게 만들었든지 간에 부력은 변화하는 것이 아니며, 찌올림 높이 역시 변화하지 않는다. 다만 몸통 형태에 따라서 솟아오를 때 물의 저항계수가 달라지므로 찌올림 속도는 차이가 날 수 있다. 하지만 이것도 극히 미미하여 무시해도 될 정도다.
우리가 사용하는 찌는 찌몸통이 어떠한 형태를 하든 동일한 무게와 부피의 재료를 사용했다면 그 찌가 갖는 부력은 동일하다. 즉 솟아오르는 높이가 동일하다는 것이다. 그런데도 찌에 대한 오해와 상상이 난무한다(이 글은 가급적이면 초등학교 고학년 시절로 돌아가서 이해하려고 하는 것이 좋겠다. 왜냐하면 우리는 오랜 기간 찌몸통에 따라 찌올림이 다를 것이라는 고정관념을 가지고 있었기 때문이다).

아르키메데스의 원리가 찌 속에 있다

부력의 원리를 살펴보자. 그리스의 수학자 아르키메데스는 목욕탕의 물이 흘러넘치는 것을 보고 ‘물속의 물체는 그 부피만큼의 중력 반대방향의 부력을 갖는다’는 것’을 발견했다. 이 부력의 크기는 물체가 밀어낸 물의 무게와 같다. 액체 속의 물체는 밀어낸 액체의 양(무게)만큼만 가벼워지는 것이고 그 가벼워진 양만큼의 부력은 물체를 중력의 반대방향을 향해서(즉 위로) 밀어내는 힘으로 작용한다. 그러니 같은 부피라면 찌몸통을 어떻게 만들든 부력의 변화는 발생하지 않는 것이다. 부력의 변화가 발생하지 않으므로 찌올림 폭의 변화가 발생하지 않는다.
여기에서 의문을 가질만한 것이 찌올림 속도에 지장을 주는 물의 저항문제인데, 찌가 물속에서 운동하면서 받는 물의 저항은 찌의 몸통 형태에 따라서 달라진다. 그런데 붕어가 입질을 해서 봉돌을 들어 올려 찌가 솟아오르는 속도는 물의 저항으로 인해 크게 영향을 받을 정도의 속도는 아니다. 즉 찌몸통의 상단이 굵다고 해서 붕어가 입질을 할 때 물의 저항으로 인해 원줄이 느슨하게 될 정도로 못 오를 경우는 없다는 얘기다.
각기 다른 몸통 형태의 찌를 수조에 넣어두고 비교 실험을 해본 바로는, 동일한 부력의 찌라면 떠오르는 속도 차이는 비교 식별이 어려울 정도로 미미하고, 끝까지 올려서 마지막으로 멈추는 높이는 동일하다.

수심이 봉돌의 무게에 영향을 주지는 않는다

수심이 깊어지면 수압이 높아지고, 따라서 부력이 변화한다고 걱정하는 사람들을 많이 본다. 어떤 사람은 수심이 깊어지면 수압에 의해서 봉돌이 가벼워진다고 하고, 어떤 사람은 거꾸로 수심이 깊어지면 봉돌이 무거워진다고도 한다. 그러나 수심이 깊어져서 수압이 높아지더라도 봉돌은 좌우상하 사방으로부터 동일한 압력을 받게 되므로 봉돌의 부피가 변화하지 않는 이상 부력에 변화가 생기지 않는다. 어느 물체든 수압에 의해서 부피가 줄어들지 않는 한 수심에 따라 부력이 변하지 않기 때문이다.
다만 수심에 따라 달라지는 원줄의 길이와 무게의 영향이 있어 미세한 변화는 발생하며, 이는 원줄의 종류(비중)와 수온상태에 따라서 그 정도가 달라지는데, 그 정도가 미미하므로 봉돌이 떠있는 낚시기법이 아니고 바닥에 안착한 기법이라면 무시해도 될 정도다.
수압과 봉돌과의 관계를 좀 더 상세히 알아보자. 수심이 깊어지면 분명히 수압은 커진다. 바다의 수면 대기압은 1기압이지만 10m 깊이의 절대수압은 2기압으로 10m당 1기압씩 증가한다. 그러나 우리가 낚시하는 동안 봉돌에 작용하는 부력의 크기는 항상 ‘잠긴 봉돌의 부피에 해당하는 물의 무게’ 만큼 작용하며, 수압으로 인해 봉돌의 부피가 커지거나 줄어들지 않은 한 이는 수심과는 관련이 없다.
만약 낚시할 때 봉돌이 아닌 찌몸통이 수심 깊은 바닥까지 내려가야 한다면 연약한 재질의 찌몸통은 수압에 의하여 수축될 수도 있어서 영향을 받겠지만, 찌몸통은 항상 수면 밑에 있게 되므로 문제가 되지 않는다.

수온에 따라 찌의 부력은 변화할 수 있다

이 부분은 온도에 따라 변화하는 물의 비중과 관련이 있다. 물은 4℃일 때 밀도가 가장 높아 비중이 무겁고, 이후 수온이 높아지거나 낮아질수록 밀도가 낮아지고 비중은 가벼워진다. 즉 동일부력의 물체라면 수온이 4℃일 때 물의 비중이 가장 무거워(밀도가 높아서) 가장 덜 잠기고, 이보다 수온이 높아지거나 낮아지면 물의 비중이 가벼워(밀도가 낮아서) 많이 잠기게 된다. 따라서 시간이 경과하면서 어떠한 수온변화가 일어나느냐에 따라서 찌의 부력, 즉 찌맞춤 상태에도 미세한 영향을 미친다.
표준찌맞춤한 찌를 수조에 넣어두고 뜨거운 물을 부어보면 찌가 잠기는 모습을 볼 수가 있다. 언뜻 생각하면 따뜻한 물이 들어갔기 때문에 솟을 것 같지만 그렇지 않다.
찌가 더 잠기는 이유는 표층수온이 상승하면 물분자 운동에너지가 커지기 때문에 찌톱을 붙잡고 있는 표면장력이 감소하여 느슨해지고, 찌를 감싸고 있는 물의 밀도가 낮아져서 찌 전체가 가라앉게 되는 것이다.
그러나 수조에 장시간 찌를 넣어두게 되면 물의 체팽창보다 찌몸통 체팽창이 커져서 찌는 처음 뜨거운 물 주입 때와는 반대로 떠오르는 현상이 발생한다. 고수온대에서 찌를 세워놓고 오랜 시간 입질을 기다리다 보면 찌의 들림이 나타나는 것이 이 현상 때문이다. 그러나 우리가 낚시를 하면서 찌몸통 팽창에 의한 들림이 나타날 경우까지 오랫동안 방치해두는 경우는 많지 않으며, 혹 이런 상황이 발생한다면 자주 상온에 노출시키거나 찌맞춤을 조절하여 대처하면 된다.
이렇듯 수온에 따른 찌부력의 변화는 일부 발생할 수 있다. 그러나 그 영향은 미미한 것이다. 봉돌이 바닥에 안착해있는 낚시채비라면 그 영향이 미미하므로 그냥 사용해도 무방하다.

찌올림에 가장 큰 영향을 미치는 것은 찌톱이다

그렇다면 찌올림에 영향을 주는 것은 무엇인가? 그것은 바로 찌톱이다. 찌톱은 찌에서 유일하게 수중에 잠긴 상태가 아닌 수면으로 표면장력을 뚫고 나와 서있다. 뿐만 아니라 노출 정도에 따라서 노출 부위만큼 무게로 작용한다. 따라서 찌톱이 굵은 소재로 되어 있다면 표면장력의 영향을 받는 면적(찌톱의 둘레)이 클 뿐만 아니라 찌올림의 진행 간의 무게 작용도, 노출되는 찌톱의 길이에 비례하여 점점 커지게 된다. 그래서 굵고 무거운 소재의 찌톱은  찌올림의 모습이 썩 안 좋게 되는 것이다. 찌올림에 있어서 찌가 고부력이냐 저부력이냐의 문제가 중요한 것이 아니고 찌톱이 어떤 것이냐가 더 큰 영향을 갖는다.
찌맞춤은 물리학적으로 풀어보면 중성부력(中性浮力, Neutral Buoyancy)을 유지시키는 것이다. 중성부력이란 중력(重力)과 부력(浮力)의 일치상태를 말한다. 즉 떠오르려는 성질의 양성부력(찌)과 가라앉으려는 성질의 음성부력(봉돌)을 적절한 지점에 일치시키는 것이다. 이렇게 찌맞춤을 하여 중성부력을 유지시키고 나면 수중에 잠겨있는 찌몸통은 외부의 다른 힘이 작용하지 않는 한 동일한 부력 상태를 유지하고 대기상태가 된다. 여기에서 작용하는 외부의 힘이란, 수압과 표면장력, 물의 저항 등인데, 이러한 것들은 그 작용 정도가 극히 미미하여 중성부력상태에서 균형을 유지하고 있는 찌에 영향을 주지 못한다. 오로지 결정적인 외부의 힘은 물고기의 입질 시에 받는 힘(운동에너지)이다. 결국 찌올림의 근본은 붕어가 하기 나름인 것이다.
지렛대의 원리를 발견한 아르키메데스는 ‘만약 받침대와 부러지지 않는 지렛대만 마련해준다면 지구도 들어 보이겠다’고 장담했다. 붕어는 이렇게 말할지 모른다. “전봇대만한 찌몸통에 1㎜ 찌톱을 사용하여 제작된 전봇대 찌를 정밀하게 찌맞춤하여 맛있는 미끼를 달아 던져만 준다면 내가 그 전봇대 찌를 올려 보이겠소”라고.  
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