보트 선형의 이야기 3편

안녕하세요. 빈라덴입니다. 

최근 글을 적는 속도가 많이 느려졌습니다. 

워낙에 회사 일도 바쁘고 다들 공감하시다시피 최근 경기가 안좋아지면서 회사 매출도 떨어지고.. 

스트레스도 받고.. 그렇다보니 마땅히 시간이 나지 않았습니다. 

글을 쭉 스다 보면 제 대학생 시절이 생각납니다. 

 서울 왕십리에 있는 대학교를 다니면서.. 저희집에서 그리 용돈을 주지 않았기 때문에 생활을 하기 위해서는 

알바를 하게 되었는데.. 당시 대학생으로서 제일 만만했던 것은 역시 과외였습니다. 

초-중학생까지 많이는 아니었지만 야금야금 조금씩은 쭉 했었는데 

이때 정말 느낀게 무었이었느냐 하면.. " 아는 것과 가르쳐 주는 것은 전혀 별개의 문제이다 " 라는 것이었습니다. 

제가 아무리 서울시내 상위권 대학을 들어갔다 한들 그 간단한 것을 가르쳐 주는데 정말 어려움이 많더군요. 

제가 몰라서.. 아이가 너무 게을러서가 아닌 선생으로서 제 자질이 부족했던 것이지요..

지금도 같은 느낌입니다. 완전한(?) 앎은 그것을 정말 이해하기 쉽게 가르쳐 줄 수 있는 상태가 되어야 하지 않는가.. 

하는 생각이 저를 또 고민고민 하게 합니다. 

그래도 아무튼 갑니다. 

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지난번까지 여러 항에 대해서 좀 장황하게 말씀을 드렸습니다... 만

써놓고도 다시 읽어보면서 어떻게 하면 더 쉽고 직관적으로 이해하실 수 있게 도움을 드릴까 생각해 보았습니다. 

어자피 저도 경험이 그리 많다고 할 수는 없기 때문에 저의 역할은 여러 분들께 생각하는 법과 

최소한의 이론적 배경을 쌓아드리는 것이라는 것이기 때문에.. 고민 또 고민하다가.. 

아주 간단한 걸 생각해 보게 되었습니다. 

위 사진을 보시면 하나는 주먹이고.. 하나는 손을 편 손날 생태이지요.. 

저 극단적인 두 사진으로 모든 것이 설명될 수 있겠다.. 싶었는데.

혹시 목욕탕에 가서나 집에서나.. 아니면 머리속으로 

물속에서 주먹을 내질러 보는겁니다.... 팔에 힘이 들어가지요.. 주먹을 밀기 위해 힘이 드는거겠지요?

손날 상태에서 쭉 밀면.. 아까와 달리 작은 힘으로도 쑥 밀리는 것을 경험할 수 있습니다. 

선형도 내내 비슷한 원리라고 생각하시면 됩니다. 팔의 근육을 엔진이라고 생각해 보시고..

주먹이나 손날을 배라고 생각하면 어떨까요..

이것에서 출발하여 또 여러가지를 생각해 보도록 합시다.. 

- 부력과 선형의 관계.. 

  배를 생각해 보기 전에.. 비행기를 생각해 볼까요.. 

 

  비행의 원리.. 비행 힘의 작용.. 등으로 검색하면 대개 이런 그림을 볼 수 있습니다. 

 

  바로 수평으로는 비행기를 앞으로 미는 엔진에서 나오는 추진력.. 공기와 부딪치면서 생기는 저항력.. 

  수직으로는 비행기를 위로 뜨게 하는 양력.. ( 양력에 대해서는 전에 설명해 드렸죠.. ) 그리고 중력입니다. 

   이 4가지 힘의 작용을 조절하여 비행기는 날아가게 되죠.. 각각의 힘은 전부 상관관계가 있습니다. 

   그럼 선박은 어떨까요.. 

    

   배나 비행기나 비슷한 방법으로 생각해 볼 수 있습니다. 어자피 유체를 타고 나가기 때문인데요. 

   

  저는 이정도로 설명드릴까 합니다. 

  각각 말씀을 드리자면 추진력은 엔진의 힘 이 되겠구요. / 저항력은 그에 반하는 물이라는 유체의 저항이 될 것입니다. 

  중력은 곧 배의 무게인데.. 결국 무게란 것은 중력에 의해 생기는 것이겠구요.. 

  부력은 물을 얼마나 밀어냈느냐 혹은 밀어낼 수 있느냐의 척도 입니다. 

  여기까지 이해가 가시지요..

  여기서 가만히 생각해 보시면 사실 수직이냐.. 수평이냐만 다를 뿐이지 결국 쌍쌍이 같은 개념인것을 알 수 있습니다. 

 비행기도 마찬가지구요.. 다만 힘의 방향을 어떻게 끌어내느냐.. ( 혹은 변환하느냐 ) 의 원리가 다를 뿐입니다. 

 일단 부력을 논하기로 했으니.. 중력과 부력을 보면.. 

 사실 추진력 & 저항 과 비교해 보면 뭔가 정지되어있는 느낌을 받습니다만. 저는 같다고 생각합니다. 

 즉... 배가 떠있다는 것은 배의 무게만큼 중력이 아래로 당기는데.. 선체가 저항을 하는 것이라는 것입니다. 

 즉 우리가 아는 흘수선 이라는 것은 중력과 배의 저항이 평행이 되는 선을 말하는 것이라고 생각하면 되겠습니다. 

 만약 배에 계속 무게가 실린다면?.. 그럼 중력이 계속 끌어당기는 힘이 커지게 될 것이고 그럼 배는 가라앉겠죠..

뭐 ... 이런 식입니다. 

 사실 아까 주먹을 말씀드린 것은 여기서부터인데요.. 원래 부력은 어떤 입체가 물에 뜨면서 물을 밀어내는 정도가 되겠습니다만..

 저는 이것을 중력이 끌어당기는 힘에 대해 그 입체가 물에 저항할 수 있는 힘의 최대치라고 바꾸어 말씀드린 것입니다. 

 이런 개념으로 아까 주먹 실험을 생각해 보면.. 밑면이 넓은 주먹은 팔에 힘이 많이 들어갔었고.. 

 손날은 그냥 쑥 들어갔었지요.. 결국 이 힘을 부력으로 생각하자면.. 배의 선형이 평평하면 평평할 수록 

 더 큰 부력을 가지게 되고 날카로우면 날카로울 수록 적은 부력을 가진다고 볼 수 있겠습니다. 

 그럼 이것은 어떠한 관계가 있을까요.. 

  배라는 것은 물에 떠 있어야 하는것이죠?..

  배를 설계할 때 보통 작은 배는 선폭도 그리 넓지 않습니다. 그럼 선폭이 좁은 상태에서 충분한 부력을 가지려면.. 

  선체가 아래로 너무 뾰족하면 안됩니다... 최소한 선미는 거의 평평한 모양새로 가는 경우가 많습니다. 

  ( 뒤쪽에 엔진이 걸리니 특히 부력이 커야 합니다. )

 

다음 해양보트 클럽 돌돔님의 자작보트 해양호 하부입니다. 

전장이 3.9m 정도 되는 소형보트이고 카톱 및 저마력 보팅을 위해 1.4 미터 의 선폭을 가지고 있는 만큼 

후미 부력확보와 롤링 감쇄를 위해 뒷면은 거의 평자입니다. 

제 405 보트의 하부로 거의 비슷하고 선폭이 1.7 정도로 넓습니다. 

선폭과 출력의 관계는 나중에 말씀드리겠지만.. 해양호는 9.8로 가는 보트이고.. 제 405는 30마력이 최적입니다. 

 그럼 극단적으로 부력확보를 위해 바닥이 평평하면 좋겠네요!!!

 라고 생각하면 거의 뗏목이 될텐데요.. 뗏목이 뒤에 엔진을 걸어 파도치는 바다를 간다면 어떨까요....

상상에 맡기겠습니다. ;;;;

일단 파도를 가르고 배가 앞으로 나아가기 위해서는 헐이 V 혹온 W ( 쌍동선 ) 이건.. 날카로워야 합니다. 

그래서 전장-전폭 의 한계속에 가급적 헐을 깊게 만들려 하다 보니.. 부력이 모자르고... 그래서 배가 더 내려가는 만큼.. 

엔진 샤프트가 더 길어지는 것이겠죠..  보통 4미터 이상보트는 롱엔진을 쓰는데요.. 그만한 이유가 있는 것입니다. 

저는 아주  대표적인 요소들만 가지고 말씀드리고 있습니다만 실제 수많은 요인들이 유기적으로 작용을 하고 

그 관계속에서 최적의 설계를 찾아가는 것입니다. 

- 선수와 주행성

선수와 주행성의 경우는 아까 부력의 경우와 같지만 방향을 수직에서 수평으로 펼쳤다고 생각하시면 되겠습니다. 

주먹 실험의 결과도 그대로 적용이 됩니다. 

선수의 역할은 엔진의 추력을 받아 배가 원활히 나아갈 수 있게끔 유체를 잘 가르고 가는 것입니다. 

보통 선수에는 무게가 실리지 않으므로 부력보다는 가급적 저항을 덜 받게끔 생겨야 하겠지요.. 

아까 말씀드린 해양호의 선수입니다.  뒤쪽과 달리 상당히 날카롭고 깊습니다.  그만큼 파도를 째야 하고.. 

서해보다 높은 부산파도에 대응하기 위해서입니다. 

양산 현대보트의 선수부입니다. 

역시  비슷한걸 확인할 수 있습니다. 

지금 세팅중인 405 선수부입니다.  깊고 날카롭지요..  아마 거의 비슷한 모양새입니다. 

하지만 저 모양의 차이는 곧 주행특성에 엄청난 차이를 가져오게 됩니다. 

언젠가 말씀드렸던 에너지의 흐름의 차이가 발생하기 때문에 잔잔할때... 파도칠때.. 높은 파도가 칠 때 등등.. 

여러 여건에서 완전히 다른 모습을 보여주게 됩니다. 

물론 배라는 것은 직접 타보는 것이 제일이겠지만 지금까지 여러가지를 접목해서 보면 

이정도 상황에서 배가 이렇게 물을 타고 움직이겠구나.. 이 배보다는 저 배가 좀더 파도를 잘 째겠구나.. 

이런 판단들을 하실 수 있습니다. 

경우에 따라서는 현장의 여건으로 인해 더 특별한 선형으로 만들어지기도 합니다. 

가장 좋은 예가 일본 야마하의 와센 ( 和船 ) 인데요.. 우리나라 작업선.. 어선과 비슷합니다.  

이것은 링크로만 대신합니다. 워낙.. 그림이 많아지니.. 힘들어요.. 

http://www.yamaha-motor.jp/marine/lineup/j-boat/w14-19/

http://www.yamaha-motor.jp/marine/lineup/j-boat/w20-25/

위 두 링크는 와선의 전국판 카다로그입니다. (W 시리즈가 와센입니다.)

http://www.yamaha-motor.jp/marine/lineup/j-boat/nj16-26/

http://www.yamaha-motor.jp/marine/lineup/j-boat/nw19-24/

위 두 링크는 비슷한 길이의 홋가이도(북해도) 판 카다로그입니다. 

선수를 보시면 북해도용 쪽이 많이 올라간 것을 볼 수 있습니다. 북해도 쪽이 더 파고가 높고 거칠기 때문인데요.

선수가 많이 올라와 있다면 높은 파도가 와도 물이 넘치거나 확 떠버리지 않고 맞받아 째면서 갈수 있을 겁니다. 

보시고 상상력을 발휘하시면.. 충분히 이해가 가능하신 부분입니다. 

그럼 아까와 같이 또 극단적으로 생각하면.. 선수가 뾰족하고 높으면 좋겠네요!!!

하지만 배라는 것은.. 전체적으로는 알맞은 부력이 필요하고 제한된 길이 내에서 보다 많은 적재공간이 있어야 하고.. 

여러가지로 많은 필요.. 그에 따른 제약들을 고려해야 합니다. 

얻는게 있으면 잃는게 있는.. 제로섬 같은 것이죠.. 

그래서 어느배가 좋고 어느배가 나쁘다.. 이렇게 쉽게 단정할 수는 없는 것입니다. 

언젠가 말씀드렸듯.. 쓰는 사람의 용도와 어디서 쓸 것인지 등.. 모든 여건을 고려해서

이것이 나의 목적에 맞는다.. 아니다 .. 이렇게 구분이 되어야 정확한 것이 되지 않을까 생각합니다. 

벌써.. 두시간 반 째.. 밤이 너무 깊었습니다. 

다음시간엔 계속 이어 

- 선폭과 주행의 관계...

- 선형과 롤링의 관계.. 

등에 대해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 

졸필 읽어주셔셔 감사합니다. 

이상입니다.