35톤을 시속 256km까지 가속
35톤을 시속 256km까지 가속
  • 미래한국
  • 승인 2008.04.17 00:00
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과학상식 - 항공모함 전투기 이륙 원리
이정호 과학칼럼니스트증기 추진식 사출기로 이륙속도 얻어최근 자기부상원리 이용한 전자기식 사출로 부드럽게 이륙항공모함이 처음 등장했을 때 함재기는 상당히 원시적인 방법으로 이륙했다. 엔진 출력을 최대한 높인 함재기의 뒷덜미를 붙잡았다가 순간적으로 놓는 방식이었다. 항공모함이 항해하는 속도와 이 때 생기는 맞바람이 함재기의 이륙을 도와주는 힘의 전부였다. 제2차 세계대전 중 영국 해군을 중심으로 본격 보급된 사출기는 주로 화약이나 압축공기를 뒤로 뿜었다. 사출기의 힘을 빌린 함재기는 사력을 다해 이륙해야 했던 기존 함재기보다 연료소모도 줄이고 더 안전한 환경에서 날아오를 수 있었다. 미군 주력 항공모함에 설치된 ‘C-13’이라는 증기 추진식 사출기 모델은 무게 35톤의 함재기를 76m 밀어내는 동안 시속 256㎞까지 가속한다. 2톤짜리 고급 승용차를 2400m 날려 보낼 수 있는 가공할 만한 힘이다. 이 같이 놀라운 성능 탓에 낮에는 37초, 밤에는 1분 간격으로 함재기를 발진시킬 수 있다. 그야말로 정신없이 함재기를 밀어내는 셈이다. 그런데 최근 미군은 차세대 핵추진 항공모함 ‘제럴드 R 포드’에 ‘레일건 사출 방식’이라고 불리는 전자기식 사출기를 적용키로 했다. 전자기식 사출기의 원리는 이렇다. 이륙용 갑판 위에 전자석을 깐 다음 전류를 흘린다. 이 때 발생하는 전자기력은 함재기를 공중에 살짝 띄우는 동력이다. 자기부상열차에서 실용화된 기술이다. 사출기는 전진하는 데에서도 전자기 원리를 활용한다. 같은 극끼리 밀어내고 다른 극끼리 끌어당기는 힘이 그것이다. 증기식 사출기가 공기가 꽉 찬 풍선을 놓았을 때 풍선이 앞으로 날아가는 원리를 이용한다면 전자기식은 이보다 진보된 기술적 개념을 갖고 있는 셈이다. 우선 전자기식 사출기는 증기를 내뿜지 않기 때문에 거대한 보일러가 필요 없다. 좀 더 가벼운 선체로 움직일 수 있다는 말이다. 실제로 C-13 증기식 사출기의 무게는 무려 1,500톤에 달한다. 미국의 주력 항공모함인 니미츠에는 C-13이 4기나 달려 있다. 엄청난 무게다. 배수량이 9만 톤 정도인 니미츠에서 단 4기의 단일 장비가 이만한 무게를 차지하는 건 놀라운 일이다. 이 때문에 전자기식 사출기를 도입한 항공모함은 기존보다 훨씬 가뿐한 상태로 항해할 수 있을 것으로 군사 전문가들은 전망한다. 더 많은 함재기와 무기를 적재해 전투능력을 향상시킬 수 있다는 얘기다. 게다가 전자기식 사출기는 기존 방식보다 좀 더 부드러운 이륙을 실현한다. 조종사가 좀 더 안정적인 자세에서 항공모함을 떠나 임무를 수행할 수 있는 것이다. 게다가 소음과 진동도 줄고 에너지 효율도 향상되는 것으로 알려져 있어 전자기식으로의 패러다임 이동에 속도가 붙을 가능성이 높아지고 있다. 가격도 증기식은 330억, 전자기식은 250억 정도여서 이 같은 추세는 더욱 짙어질 것으로 보인다. 과학기술정보원 4/14
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