날아다니는 배 – 위그선


물 위로 나는 배 – 위그선
2005.05.31
참고와 그림출처 : KISTI의 과학향기
(http://scent.kisti.re.kr/scent/index.jsp)

예전에 재미있는 뉴스를 봤는데 위그선(해면효과익선)에 대한 뉴스가 그것이다. 사실 위그선에 대해서는 옛날에도 몇 번 이야기한 적이 있었으며, 나의 아주 옛날 블로그에 관련 글을 올린 적도 있었다. 최근에는 MB정권이 한반도대운하 정책을 시행할 때 배의 운행시간을 단축하기 위해 위그선을 한강에 사용하겠다는 발표를 하기도 했었다. 이 글에서 좀 더 자세히 적고자 한다.

위그선의 원리는 아주 간단한 해면효과다.
비행기가 수면 가까이에 떠 있을 때 비행기의 날개가 일으키는 충격파는 수면에 부딛힌 뒤 날개쪽으로 되돌아온다. 다시 말해 충격파가 수면에 반사되는 것이다.
충격파가 반사되어 다시 날개를 때리면 날개에서도 수면에서 일어난 것과 같이 반사가 일어나는데 반사가 일어나면 날개가 받은 충격파의 두 배만큼 비행기가 위로 들린다.
물론 이러한 해면효과가 일어나는 것은 비행기가 수면에 매우 가깝게 날고 있을 때 그 효과가 가장 크다고 알려져 있다. 물론 수면효과 덕분에 고공비행을 할 때보다 연료가 적게 든다.

비행기도 이 해면효과를 이용해서 충분히 연료를 절감하면서 비행할 수도 있지만 비행기의 경우에는  파도나 장애물과의 충돌에 충분히 대비되지 못하기 때문에 위험성이 너무 높으므로 긴급한 경우가 아닐 경우에는 해면효과를 이용하지 않는다. 실제 해면이나 지면은 충분히 평평하지 못하므로 해면효과가 불균일하게 일어나게 되고 위험이 뒤따르게 된다. 반대로 생각해 보면 위그선은 낮게 나는 비행기와 별반 다를 것은 없다. 그러므로 비행기라고 해도 별 무리가 없으나 위그선은 해면효과를 이용하지 않고는 뜰수 없어 높은 고도로 올라가지 못하고 국제해사기구IMO(International Maritime Organization)와 국제 민간 항공 기구(ICAO: International Civil Aviation Organization)의 협약에 의해 배로 규정되어 배로 취급받는 것 뿐이다. ^^

해면효과의 실험

해면효과는 아주 쉽게 실험해 볼 수 있는데, 무엇으로 만들어졌든 상관없이 평평하고 매끈한 책상면과 백지장 한 장이면 실험준비는 끝이다. 백지장을 아무것도 놓여있지 않은 책상의 한쪽 끝에 끝이 살짝 벗어나게 놓고서 손으로 벗어난 부분을 세게 책상 안쪽으로 친다. 어떤 때는 얼마 안 움직이고  서버리지만 또 어떤 때는 책상이 끝날때까지 미끄러지듯이 밀려가서 반대쪽으로 떨어지기도 한다.
위그선의 원리를 설명할 때 수면과 날개의 사이가 가까워지면 양력이 더 강하게 발생해서 연료가 적게 들어간다는 설명이 나오는데, 이 실험을 보면 알겠지만 양력과 비행효과는 아무런 상관이 없는 것이다!

위그선을 처음 발명한 것은 러시아에서였다고 한다. 내가 생각할 때는 비행술을 공부하던 호기심많고 창의력이 뛰어난 학생이 항공술 교제에 나오는 내용을 비행기에서 발생한다는 패러다임을 깸으로서 발명한 것같다. (공부하다 보면 러시아에서 참 신기한 것을 위그선 말고도 많이 개발했다는 것을 알 수 있다. 러시아에서 수학과 과학 올림피아드를 한 때 휩쓸었던 것을 생각한다면 결코 우연은 아니다.) 러시아에서 1960년대부터 개발한 위그선은 훗날 독일, 중국에서도 연구했지만 부분적인 실용화에 그쳤을 뿐이다.
미국은 첩보위성이 찍은 1976년 카시시피해 위성사진에서 해상에 낮게 떠있는 물체가 500km/h의 속도로 움직이고 있는 것을 발견하면서 알려지게 됐다. 당시 이 물체에 대해서 미국내 의견이 분분했지만 결국 위그선(Wing-In-Ground Effect Ship)으로 밝혀졌다고 한다.

우리나라에는 1993년에 러시아와의 과학기술 교류사업을 통해 소개됐으며, 지난 2002년 해양연구소는 국내의 한 벤처기업과 공동연구 끝에 4인승 규모의 레저용 소형 위그선 시험운항에 성공 했다. 갈매기호로 명명된 이 위그선은 해면 2m 높이에서 120㎞/h로 날아갈 수 있으며, 연료 소모량은 일반 모터보트의 50%도 되지 않는다.
위그선은 위의 예에서 살펴봤듯이 최고 500km/h까지 낼 수 있다고 하며, 수륙양용으로 일반적인 배나 비행기보다 효율이 두 배이상 좋다고 한다.

위그선은 아직 가야 할 길이 멀다. 안정성 측면에서 확실한 연구가 되어있지 않기 때문이다. 하지만 몇 가지 난제만 해결하면 가까운 연안지역이나 중국-한국-일본을 잇는 비교적 근거리의 항로는 혁명적으로 바뀔 수 있기 때문에 우리가 충분히 투자해 볼만한 가치가 있다고 본다.
우리나라 정부에서 올 9월부터 1700억원을 들여서 2010년까지 100t급 대형 위그선 50척을 건조할 계획”이라고 한다. 지금까지 몇몇 사업이 몇 개의 기업들의 밥그릇 챙기기나 흐지부지 됐던 전처를 밟지 않고 좋은 결과를 얻었으면 하는 바램이다.

글 쓴 날 : 2005.09.14

One thought on “날아다니는 배 – 위그선

  1. 감사합니다.
    좋은정보 잘보고가서 미안합니다.

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