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배가 가는 원리
작성자 : 관리자 작성일 : 15.10.26. 12:31:41 조회수 : 3578

@배가 가는 원리@

배는 물에 뜰 수 있어야 하고(부양성), 화물을 실을 수 있어야 하며(적재성), 스스로의 힘에 의해 앞으로 나아갈 수 있어야 합니다.(이동성) 이 세가지를 배의 3요소라 말합니다.

이중에서 배가 뜨는 것은 부력에 관련된 문제이고 배가 나아지는 힘에 대해서 알아 봅시다.

초기의 배는 사람이 노를 젖는 것이었습니다. 하지만
인력선은 상당한 멀리 갈 수도 없었고 배의 속도도
빠르지 못하였기 때문에 돛을 달아 바람의 힘을
이용하게 되었습니다. 바람의 힘을 이용하면서 인간은
먼 거리도 어렵지 않게 이동할 수 있게 됩니다. 이집트에서는 수천 년 전에 이미 수십개의 노와 큰 돛을
설치한 배가 출현하였고 로마, 페키니아, 그리이스
등에서도 기원전에 노와 돛을 장치한 큰 배를 만들어
사용하게 되었습니다. 돛단배의 이용은 수천 년간
이어져 중세에는 대양을 항해하는 목조 범선이 출현
하기에 이르렀습니다. 돛단배라면 지금은 작은 배에
속하나 19세기까지만 해도 가장 큰 배중에 하나였습니다.

이와 같은 목조 범선은 19세기 철제 기선이 출현할 때까지 세계의 바다를 누비는 전성시대를 이루었습니다.

하지만 범선은 바람이 없는 무풍해역이나 바람이 심한 지역은 항해를 할 수 없었고, 특히 무풍해역에
들어서면 그 배는 며칠이고 몇 달 이고 바다 한가운데 머물러야 했고 식량이 떨어져 선원들은 모두 굶어
죽고 선박만 돌아다니는 유령선도 생겨나곤 하였습니다.

철구조의 배와 증기기관을 장착한배는 19세기 초 거의 동시에 출현하였습니다. 1807년 로버트 풀턴은 증기기관과 외륜수차 (paddle wheel)를 장치한 Clement 호를 뉴욕의 허드슨강에서 운항하는 데 성공하였고, 최초의 철선은 1818년 영국에서 건조된 Vulcan호 입니다. 증기기관의 출현은 바람에만 의존하던 해상활동에 종막을 고하게 되었습니다.

초기의 기선은 모두 증기기관으로서 연료로는 석탄을 사용하였고 추진방식은 선체 좌우에 외륜수차를
설치하는 방식이었다. 외륜수차는 물레방아와 같이 증기기관의 힘으로 수차가 회전하면서 물을 밀어내는
힘으로 배를 움직이는데 수차의 회전방향을 바꾸면 배의 전후진이 가능하였다. 외륜수차의 효율은
비교적 좋은 편이지만 파도가 있는 곳에서는 사용이 곤란하여 손상되기 쉬운 문제가 있었다. 그리고
항구에서 연료를 쉽게 얻어 싣기가 힘들고 무엇보다 증기기관은 무겁고 화재와 폭발의 위험이 있었기
때문에 그다지 많이 사용되지는 못하였다.

1836년 나선형의 스크루 프로펠러(screw propeller)가 발명되었습니다. 3~5 개의 날개를 가진 프로펠러가
회전하면 프로펠러 날개의 나선연이 물을 밀어내고 그 반동으로 생긴 추력을 받아 배가 전진하는 원리
입니다. 이것은 20세기에 들어와 거의 모든 선박에 보급되었고 이러한 고출력 엔진과 프로펠러의 사용에
따라 선박의 크기와 속도도 점차 대형화 되었습니다. 근래에는 원자력기관을 사용하는 선박도 출현하고
있습니다.

현재는 디젤기관과 스크루 프로펠러를 사용하는 선박이 주종을 이루고 있지만 엔진에서 추진축 그리고
프로펠러로 이어지는 재래식의 추진방식이 아닌 새로운 개념의 추진방식도 사용되고 있습니다. 공기
부앙선이나 경주용 모터보트에 많이 사용되는 워터세트 추진방식이나 초대형 여객선에서 볼 수 있는
중간 동력전달 축이 필요 없는 전기구동 방식이 그것입니다.

출처

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