사람이 챌린저 딥에 내려가면 몸에는 어떤 일이 일어날까?

마리아나해구의 챌린저 딥은 현재 약 10,935m 깊이로 알려진 지구상 가장 깊은 해저 지점이다. 2021년 발표된 연구에서는 2020년 유인 잠수정 탐사 자료를 바탕으로 가장 깊은 해저면을 평균 해수면 아래 10,935m(±6m)로 산정했다.

그렇다면 사람이 잠수정 없이 이 깊이까지 직접 내려간다면 몸에는 어떤 일이 일어날까? 흔히 “사람이 압력에 눌려 납작해진다”라고 표현하지만 실제 현상은 조금 더 복잡하다. 인체의 대부분은 물과 조직으로 이루어져 있어 물 자체처럼 쉽게 압축되지는 않는다. 문제의 핵심은 폐·귀·부비동처럼 공기가 들어 있는 공간과 높은 압력에서 기체가 몸속에 녹고 다시 빠져나오는 과정이다.

챌린저 딥의 압력은 어느 정도일까?

해수에서는 수심이 약 10m 증가할 때마다 압력이 대략 1기압씩 증가한다. 따라서 10,935m에서는 단순한 근사만으로도 약 1,090기압 규모의 압력을 생각할 수 있다.

보다 물리적으로 표현하면 물기둥이 만드는 수압은 P = ρgh로 계산할 수 있다. 해수 밀도를 약 1,025kg/m³, 중력가속도를 9.81m/s², 수심을 10,935m로 놓으면 추가 수압은 약 110MPa 규모가 된다. 여기에 해수면의 대기압을 더하면 절대압력은 약 110MPa, 즉 약 1,090기압 수준이다.

실제 연구에서는 수온과 염분에 따른 해수의 밀도, 중력, 대기압 등 여러 요소를 보정해 수심과 압력을 계산한다. 따라서 블로그에서는 단순히 “10m마다 정확히 1기압”이라고 단정하기보다 대략적인 설명을 위한 근사값이라고 이해하는 것이 좋다.

사람의 몸은 왜 압력에 그대로 찌그러지지 않을까?

인체가 압력에 견디는 방식은 잠수정과 다르다. 잠수정은 내부에 기체가 있는 공간을 강한 압력용기로 둘러싸 외부 압력과 내부 압력의 차이를 구조물이 견딘다. 반면 인체 조직의 상당 부분은 물과 비슷한 성질을 갖고 있어 압력이 높아져도 전체 부피가 쉽게 줄어들지는 않는다.

문제는 공기가 들어 있는 공간이다. 폐처럼 기체가 들어 있는 공간은 주변 압력이 높아질수록 기체가 압축되면서 큰 영향을 받는다. NOAA도 심해 생물이 높은 압력에 상대적으로 적응하기 쉬운 이유 중 하나로 폐나 부레 같은 기체로 채워진 공간이 없다는 점을 설명한다.

따라서 “심해에서는 사람의 모든 세포가 압력 때문에 즉시 찌그러진다”는 식의 설명은 정확하지 않다. 오히려 인체에서 중요한 문제는 압력에 민감한 기체 공간과 호흡에 필요한 기체를 어떻게 공급하느냐에 있다.

가장 먼저 문제가 되는 곳은 귀와 부비동이다

수심이 조금만 깊어져도 잠수부가 귀의 압박감을 느끼는 이유가 여기에 있다. 외부의 수압은 증가하지만 중이 내부의 공기압이 같은 속도로 증가하지 않으면 고막 양쪽에 압력 차이가 생긴다.

그래서 일반적인 잠수에서는 하강할 때 귀의 압력을 맞추는 과정이 필요하다. 부비동처럼 공기가 갇힐 수 있는 공간도 압력 변화의 영향을 받을 수 있다.

얕은 수심에서는 이런 문제를 적절한 압력평형으로 관리할 수 있지만, 챌린저 딥과 같은 극심한 수심은 일반적인 스쿠버다이빙의 범위를 훨씬 넘어선다.

폐는 훨씬 더 심각한 문제가 된다

폐는 사람이 물속에서 직접 압력을 받는 상황에서 가장 중요한 기체 공간 중 하나다. 사람이 호흡하는 기체는 주변 압력에 맞춰 공급되어야 한다.

만약 외부 수압은 엄청나게 높아졌는데 폐 안의 기체 압력이 그에 맞게 증가하지 않는다면 폐와 기도에 큰 압력 차이가 생긴다. 깊은 잠수에서 단순히 “산소통을 가지고 내려가면 된다”라고 생각할 수 없는 이유다.

특히 호흡 기체는 압력이 높아질수록 기체 성분이 몸에 미치는 영향도 달라진다. 질소는 고압에서 조직에 더 많이 용해될 수 있고, 상승 과정에서 압력이 빠르게 낮아지면 용해된 기체가 문제를 일으킬 수 있다.

질소가 녹는 문제와 감압병

일반적인 공기는 주로 질소와 산소로 이루어져 있다. 압력이 증가하면 호흡을 통해 들어온 질소가 혈액과 조직에 더 많이 녹을 수 있다.

잠수부가 깊은 곳에 오래 머물렀다가 너무 빠르게 상승하면 압력이 낮아지면서 조직에 녹아 있던 기체가 기포 형태로 빠져나올 수 있다. 이 과정에서 발생할 수 있는 대표적인 문제가 감압병이다.

NOAA 자료에서도 질소가 혈액과 조직에 흡수되고 상승 과정에서 기포가 형성될 수 있으며, 이 기포가 혈관이나 조직에 문제를 일으킬 수 있다고 설명한다.

따라서 심해 잠수에서는 단순히 “깊이 내려가는 것”뿐 아니라 어떻게 다시 올라오는가도 매우 중요한 문제다.

깊어질수록 산소도 안전한 기체가 아니다

산소는 생존에 필수적이지만 압력이 높아진다고 해서 무조건 안전한 것은 아니다. 잠수 깊이가 증가하면 호흡기체에 포함된 산소의 분압도 높아진다.

너무 높은 산소 분압은 산소 독성의 위험을 증가시킬 수 있기 때문에 깊은 잠수에서는 호흡 기체의 조성을 세심하게 관리해야 한다.

즉, 심해 잠수에서 필요한 것은 단순히 “산소를 많이 공급하는 것”이 아니라 현재 압력과 수심에 맞는 호흡 기체를 사용하는 것이다.

그렇다면 사람이 챌린저 딥에 실제로 내려간 적은 있을까?

있다. 1960년 1월 23일 자크 피카르(Jacques Piccard)와 미 해군의 돈 월시(Don Walsh)는 유인 잠수정 Trieste를 타고 챌린저 딥에 도달했다.

NOAA의 역사 자료에 따르면 당시 Trieste의 직접 측정값은 이후 보정되어 약 10,911~10,915m 수준으로 기록됐다. 현재의 정밀한 챌린저 딥 깊이 측정값과는 측정 방법과 기준이 다르므로 숫자를 단순히 서로 비교해서는 안 된다.

2012년에는 제임스 카메론이 Deepsea Challenger를 직접 조종해 챌린저 딥으로 내려갔다. Smithsonian 자료에 따르면 카메론은 2012년 3월 25일 단독 잠수를 수행했으며, 이는 1960년 Trieste 이후 유인 잠수정으로 이루어진 중요한 재탐사였다.

람은 잠수정 안에서 어떻게 안전하게 있을까?

핵심은 사람이 바닷물의 압력을 직접 견디는 것이 아니라 잠수정의 압력용기가 압력을 견디도록 설계하는 것이다.

심해 유인 잠수정에는 사람이 들어가는 압력용기가 있다. 이 공간은 사람이 생활할 수 있는 압력을 유지하고, 외부의 높은 수압은 금속이나 특수 소재로 제작된 압력용기가 받아낸다.

따라서 챌린저 딥에 내려간다고 해서 잠수정 내부의 사람이 1,000기압 이상의 압력을 직접 받는 것은 아니다. 잠수정이 외부 압력을 견디는 구조를 갖추고 있기 때문에 내부에서는 훨씬 낮은 압력 환경을 유지할 수 있다.

잠수정이 고장 나면 왜 위험한가?

심해 잠수정에서는 압력용기의 작은 결함도 매우 중요한 문제가 될 수 있다. 외부와 내부의 압력 차이가 매우 크기 때문이다.

따라서 심해용 압력용기는 소재의 강도뿐 아니라 형상, 두께, 접합부, 창의 구조, 제조 과정과 검사까지 모두 중요하다.

특히 둥근 형태의 압력용기가 많이 사용되는 이유도 압력을 여러 방향으로 비교적 균일하게 분산시키는 데 유리하기 때문이다. 실제 설계에서는 단순한 형태 설명을 넘어 소재의 항복강도, 좌굴, 피로, 제조 오차 등을 함께 고려한다.

챌린저 딥에서 사람이 직접 노출되는 것과 잠수정에 타는 것은 완전히 다르다

여기서 중요한 차이를 하나 정리할 필요가 있다.

• 사람이 직접 물속에 노출되는 경우: 호흡 기체, 폐와 귀 등의 기체 공간, 기체 용해와 감압 문제가 직접 발생한다.
• 심해 잠수정 내부에 있는 경우: 압력용기가 외부 수압을 견디고 내부에 사람이 생활할 수 있는 압력 환경을 유지한다.

따라서 “사람이 챌린저 딥에 내려가면 1,000기압에 눌려 죽는다”라는 식의 표현은 정확하지 않다. 실제로 사람이 챌린저 딥까지 내려간 사례가 있기 때문이다.

정확한 표현은 사람이 외부 수압에 직접 노출되는 것은 극도로 위험하며, 실제 유인 탐사는 압력용기를 갖춘 특수 잠수정을 통해 이루어진다는 것이다.

챌린저 딥에서 가장 중요한 것은 압력 그 자체보다 ‘압력 차이’다

수심이 깊어질수록 압력이 증가한다는 사실만 알고 있으면 심해 환경을 지나치게 단순하게 이해하기 쉽다.

실제로 구조물과 인체에서 중요한 것은 내부와 외부 사이에 형성되는 압력 차이다. 잠수정은 압력용기의 내부 압력을 유지하면서 외부의 엄청난 압력 차이를 구조적으로 견딘다.

반대로 잠수부의 경우에는 호흡 기체를 주변 압력에 맞춰 공급해야 하기 때문에 기체의 압축과 용해, 감압 과정이 중요한 문제가 된다.

10,000m 아래의 환경을 이해하는 데 압력이 중요한 이유

챌린저 딥은 단순히 “깊은 곳”이 아니다. 약 10,935m라는 수심은 약 110MPa 규모의 수압 환경을 의미하며, 이 때문에 장비와 생물 모두 독특한 적응과 설계가 필요하다.

심해 생물의 경우 폐나 부레처럼 큰 기체 공간이 없는 경우가 많아 사람과 다른 방식으로 높은 압력에 적응한다. 반면 인간은 호흡과 혈액 속 기체, 폐와 귀 같은 기체 공간 때문에 압력 변화에 훨씬 민감하다.

결국 사람이 챌린저 딥을 탐사할 수 있었던 것은 인간의 몸이 10,000m 수심에 적응했기 때문이 아니라, 사람을 압력으로부터 보호하는 잠수정 기술을 만들었기 때문이라고 이해하는 것이 가장 정확하다.

자주 묻는 질문

Q. 사람이 챌린저 딥의 바닷물에 직접 들어갈 수 있나요?

현재 알려진 유인 탐사 사례들은 특수 잠수정을 이용한 방식이다. 일반적인 스쿠버 장비만으로 챌린저 딥에 접근하는 것은 불가능한 수준의 압력 환경이다.

Q. 챌린저 딥에서는 사람의 몸이 완전히 압축되나요?

인체 전체가 균일하게 압축되는 것으로 설명하는 것은 정확하지 않다. 물과 비슷한 성질을 가진 조직은 상대적으로 압축되기 어렵지만 폐와 같은 기체 공간이 큰 영향을 받는다.

Q. 잠수정 내부에서도 1,000기압을 느끼나요?

압력용기가 정상적으로 기능한다면 내부는 외부의 해수 압력과 분리된 압력 환경으로 유지된다. 외부 수압을 견디는 것이 잠수정 설계의 핵심이다.

Q. 챌린저 딥에 사람이 실제로 내려간 적이 있나요?

그렇다. 1960년 Trieste의 자크 피카르와 돈 월시가 처음 도달했고, 2012년에는 제임스 카메론이 Deepsea Challenger를 직접 조종해 단독 잠수를 수행했다.

마무리

챌린저 딥에서 사람이 살아남을 수 있는 이유는 인간의 몸이 초고압 환경에 적응했기 때문이 아니다. 약 10,935m 깊이에서 발생하는 엄청난 수압을 사람이 직접 받지 않도록 압력용기와 잠수정 시스템이 사람을 보호하기 때문이다.

심해 탐사의 핵심은 단순히 더 깊이 내려가는 것이 아니라, 압력·온도·통신·전력·부력·위치 측정 등 여러 문제를 동시에 해결하는 데 있다. 그래서 챌린저 딥 탐사는 인체의 한계를 보여주는 동시에 심해공학이 어떤 방식으로 발전해 왔는지를 보여주는 대표적인 사례이기도 하다.

사진 출처 및 캡션

사진 1
심해 유인잠수정(HOV) 회수 장면. 챌린저 딥 직접 촬영 사진이 아닌 심해 유인잠수정의 실제 운용 참고 사진입니다.
출처: NOAA Ocean Exploration, Human-Occupied Vehicles (HOVs)
촬영·자료 제공: DEEP SEARCH 2018 – BOEM, USGS, NOAA

사진 2
2020년 챌린저 딥 탐사에 사용된 CLOSP 랜더. 수심·온도·전도도 측정 장비와 시료 보관 장치가 탑재되어 있습니다.
출처: NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory
사진: Kathy Sullivan / Caladan Oceanic

사진 3
심해 해저면에서 시료를 채취하는 유인잠수정의 작업 장면. 챌린저 딥 자체의 사진이 아닌 심해 연구 방식의 참고 사진입니다.
출처: NOAA Ocean Exploration, Human-Occupied Vehicles (HOVs)

참고 자료

1. NOAA Ocean Service, How does pressure change with ocean depth?

2. NOAA, Revised depth of the Challenger Deep from submersible transects, Deep Sea Research Part I, 2021.

3. NOAA Ocean Exploration, How does pressure impact animals in the ocean?

4. NOAA Ocean Exploration, Man at the Deepest Depth — Trieste 역사 자료.

5. Smithsonian Ocean, Deep-Sea Submersibles.

6. NOAA, Questions about the oceans — 인류의 심해 잠수 기록 및 Trieste 자료.