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선체 디자인의 이해
작성자 : 스타보드 2017-11-29

헐 디자인 기초

 

 예전에 선박설계사 이며 해양작가로 활동중인 지인에게 선체 디자인의 기초에 대해 물었더니 “선체 디자인은 섹스와 같아, 누구나 할 수 있지, 하지만 다 잘하는 것은 아니야“라 했다.

그의 섹스 비유가 마음에 들건 않들건, 선체 디자인은 간단하게 시작할 수도 있지만 잘 하려면 끝없이 복잡해지는 것은 맞는 얘기다. 

 

선체 디자인 기초 만이라도 알고 싶다면, 위의 성스러운(?) 비유 보다는 칼과 박스의 비유에서 시작하면 좋겠다. 칼과 박스를 물속에 담가 보자. 좁은 칼날은 그 안에 공간도 없고당연히 가라 앉겠지만, 물을 쉽게 가를 것이다. 반면 박스는물에 뜰 것이고 공간도 충분할 것이다. 잔잔한 물 표면에서 박스는 어렵지 않게 이동할 수도 있을 것이다. 하지만 물이 출렁인다면, 박스는 물을 가르면서 이동하기 힘들 것이다.

칼과 박스의 비유가 나 자신도 썩 맘에 들지는 않는다. 하지만 적어도 선체 디자인 기초에 이해에 도움이 될 것이다.

 

선체디자인은 직관적으로 봐도 알 수 있다. 물을 쉽게 가르기 위해서는 예리한 뱃머리로 물 저항을 덜 받는게 좋다. 반면화물과 인원을 많이 수용하려면 박스(바지선)가 이상적이다. – 따라서 최대 공간을 확보하고 물살도 쉽게 가르는 이상적인 선체는 칼과 박스의 조합에서 나올 것이다. 

박스같이 생긴 선체와 칼날 같은 뱃머리, 이런 형체의 배는 평평한 뒷부분이 속도에 따라 부상하면서 비교적 빠른 스피드도 나온다. 하지만 치명적 결함들이 있다. 

  • 첫째, 뱃머리를 제외한대부분의 바닥이 평평해서 파도에 부딪히면 선체 전체가 철석이며 물위에 튕길 것이다. (빠른 속도에선더 심하게) 
  • 둘째, 이런 선체는 좌우로끊임없이 흔들려 컨트롤이 거의 불가능하다. 
  • 셋째, 바지선처럼 생긴박스형 선체는 작은 파도에도 수시로 움직이며 반응한다.

따라서 선체 디자인의 다음 단계는 선수의 V 형태를 좀더 선미쪽으로 끌고 가는 것이다. , V 형태가 충분이뒤로 가면 배는 물살을 잘 가르게 될 뿐만 아니라 킬(keel)을 형성해서 배가 일직선으로 다닐 수있게 된다. 하지만 배의 인테리어 공간을 너무 잡아먹지 않는 적정선에서 V 형태는 멈춰야 한다. 하지만 V 형태가가미된 선체는 박스 선체만큼 물위를 쉽게 부상하지는 못할 것이고 이에 따라 엔진의 마력을 더 해야한다. 게다가V 형태가 커진 만큼 배가 선회할 때 물의 접촉면(저항)도 증가한다. 따라서 원활한 선회를 위해서 더 큰 엔진이 필요하다.

 

칼날(플레이닝) VS 박스(디스플레이스먼트)

 

 최근에는 파도를 가를 수 있는 날카로운 뱃머리와 선체가 쉽게 부상할 수 있도록평평한 선미를 조합하다 보니 진정한 V 형태(24도이상) 선체는 거의 볼 수 없다. 예리한 선수와 플랫한 트랜섬을 잘 조합한배들은 사우스 저지와 캐롤라이나 스포츠피싱(South Jersey, Carolina sportfishing)사의보트들에서 볼 수 있다. 선체 디자이너들이 V 형태의 황금비율을찾아냈기에 이런 배들은 스피드와 승선감 둘 다 잡을 수 있었다. 대부분 보트 빌더들은 이런 황금율을간과하고 트랜섬에 과도한 V 형태를 도입하고 부력의 손실을 추가 장치(ex.Flat)들로 보완하곤 한다. 

 

부력을 위한 선형은 그 만큼 물의 저항을 만든다.인테리어 공간 확보를 위한 넓은 선형은 그만큼 물에 저항이 있다. 속도와 인테리어 공간외에도 선체의 균형과 승선감이라는 변수도 선체 디자인에서 고려해야 한다. 

플레이닝 선체들은 단단한 차인(chine)을가지고 있다. 차인(chine)은 포트와 스타보드 쪽에 부력을더해줄 수 있는 플랫(flat)을 형성한다. 하지만 플랫은배 밑을 통과하는 파도나 물살에 퉁겨내며 배의 승선감을 악화시킨다.

 

스피드보다는 승선감과 연비에 신경쓰는 예비선주라면, 프레이닝 선체보다는 디스플레이스먼트(배수량) 선체를 택하는 것이 좋다. 디스플레이스먼트 선체는 파도에 민감하게반응하지 않는 완만한 바닥면과 둥근 차인(chine)이 있다. 하지만디스플레이스먼트 선체의 밑밑한 바닥면은 물에 미끌어져 연비를 확보하지만 직진성은 떨어진다. 대부분 디스플레이스먼트선체에는 킬(keel)을 넉넉히 두어서 직진성을 확보한다.

 

디스플레이스먼트 선체의 최대속도는 공식에 의해 정해진다: “(워터라인길이)근의 제곱X1.34”다시 말해서 배의 엔진 마력이 아무리 높아도 디스플레이스먼트 선체의 스피드는 위 공식의 한계를 넘지 못한다. 예를 들어 워터라인길이가 36피트짜리 디스플레이스먼트 선체가 있다면그 배의 최고속도는 8.04노트(6X1.34)다. 디스플레이스먼트 선체 속도를 늘리기 위해서는 엔진마력을 무한대로 키우는 것보다는 워터라인길이를 늘리는 것이좋다. 모노헐보다는 멀티헐 선형을 고려해보는 것도 한 방법이다.

 

황금율을 찾아서

 

 선체 디자이너들은 칼과 박스의 태생적 한계를 넘는 플레이닝 선체와 디스플레이스먼트선체의 황금율을 찾으려 노력해왔다. 공식에 의한 최대속도 한계를 넘으면서, 뛰어난 안정성과 파도위에서도 최고의 승선감을 찾아 왔다. 그 결실물이단단한 차인의 끝단을 생략하거나 비교적 평평한 선미부분을 강조한 세미 디스플레이스먼트 선형이다. 

 

 선체 디자이너들이 스피드와 부력 사이 황금율을 찾아 세미 디스플레이스먼트 선형의 명작을 만들어 내길 바란다. 

 

By 리차드 틸 선장

댓글 2 조회수 2439
  • 박상완 2017-11-30 22:35:19
    좋은 정보 감사합니다.
  • 곽재희 2017-11-29 19:18:09

    ㅅㄷㄴㅅ


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