선수 선미 스러스터
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1. 개요
선수 선미 스러스터는 선박의 횡 방향 움직임을 돕는 장치로, 타와 스크류만으로는 조종이 어렵거나 불가능한 상황에서 사용된다. 주로 항구 접안 및 이안 시, 좁은 공간에서의 방향 전환을 위해 활용되며, 대형 선박, 레저 보트, 호버크라프트 등 다양한 선박에 장착된다. 선수에 설치된 것은 선수 스러스터, 선미에 설치된 것은 선미 스러스터라고 부르며, 양쪽에 모두 설치하면 수평 이동 및 제자리 회전이 가능하다.
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- 프로펠러 - 가변피치프로펠러
가변피치 프로펠러는 요트나 모터세일러에서 프로펠러 블레이드 각도를 조절하여 항해 효율을 높이는 장치로, 돛을 사용할 때는 저항을 줄이고 모터세일링 시에는 엔진 효율을 극대화하여 연료 소비를 절감하며, 바람의 세기와 방향에 따라 피치를 조절해 연비 향상과 항해 성능을 개선한다. - 선박 부품 - 돛
돛은 바람의 힘으로 배를 움직이는 장치로, 다양한 재료와 형태로 발전해 왔으며 현대에는 첨단 소재와 구조를 통해 성능을 높이고 있다. - 선박 부품 - 선체
선체는 선박의 몸체를 이루는 부분으로, 다양한 형태와 재료, 구조를 가지며, 특수 선박의 경우 용도에 맞는 독특한 설계가 적용된다.
| 선수 선미 스러스터 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 추진기 |
| 용도 | 선박의 기동성 향상 |
| 특징 | 선박을 옆으로 움직이거나 회전시키는 데 사용됨 |
| 작동 원리 | |
| 터널형 스러스터 | 선체에 뚫린 터널 안에 프로펠러를 장착하여 물을 밀어내는 방식 |
| 어뢰형 스러스터 | 선체 외부에 장착된 추진 장치를 사용하여 물을 밀어내는 방식 |
| 구성 요소 | |
| 프로펠러 | 물을 밀어내는 역할 |
| 구동 모터 | 프로펠러를 회전시키는 역할 |
| 제어 시스템 | 스러스터의 작동을 제어하는 역할 |
| 장점 | |
| 정밀한 기동성 | 좁은 공간이나 복잡한 환경에서 선박의 기동성을 향상시킴 |
| 접안 용이성 | 바람이나 조류의 영향을 최소화하여 접안을 용이하게 함 |
| 안전성 향상 | 비상 상황 발생 시 선박의 제어력을 향상시켜 안전성을 높임 |
| 단점 | |
| 추가 비용 | 설치 및 유지 보수에 추가 비용이 발생함 |
| 선체 손상 가능성 | 터널형 스러스터의 경우 선체에 구멍을 뚫어야 하므로 선체 손상 가능성이 있음 |
| 소음 발생 | 작동 시 소음이 발생할 수 있음 |
| 활용 분야 | |
| 예인선 | 다른 선박을 끌거나 밀 때 사용 |
| 여객선 | 좁은 항구에서 접안할 때 사용 |
| 해양 작업 선박 | 해양 구조 작업, 해저 케이블 설치 등에 사용 |
| 요트 | 좁은 수로에서 기동할 때 사용 |
| 추가 정보 | |
| 다른 이름 | 횡방향 스러스터, 조종 스러스터 |
| 관련 기술 | 가변 피치 프로펠러, 전기 추진 시스템 |
2. 목적
선수 선미 스러스터는 타와 스크루만으로는 실현할 수 없거나 실현하기 어려운, 배에 횡 방향의 움직임을 부여하는 장치이다.
일반적으로 선박은 전진 시 선미를 타륜으로 좌우로 움직일 수 있지만, 선수를 좌우로 움직일 수는 없다. 따라서 측면 스러스터는 선수에 설치하는 경우가 많은데, 이를 선수 스러스터(Bow thruster)라고 한다. (바우는 선수를 의미한다).
사이드 스러스터는 대형 선박이 좁은 만 내의 부두나 방파제에 접안하거나, 정박된 위치에서 벗어날(이안) 때 유용하다. 이러한 조종은 기상 조건에 따라 매우 어려울 수 있다. 만 내에는 소형 선박들이 오가고 해저가 얕아 예상 밖의 움직임이 발생할 수 있으며, 바람은 선체를 바람 아래쪽으로 밀어낸다.[3] 특히 여객선과 페리의 경우 선수(船首)나 선미(船尾)에 램프웨이를 가진 경우가 많아, L자형 방파제의 가장 안쪽에 정확하게 접안해야 한다.[4]
대부분의 배는 선미에 스크루를 갖추고 있으며, 그 뒤에 타를 설치하는 구조로 되어 있다. 배의 항로 변경은 항해 중에 타를 꺾어 스크루의 물줄기가 타에 닿아 옆으로 꺾일 때의 반력으로 선체에 회전력을 주는 방식으로 이루어진다. 따라서 스크루를 정지하고 관성 항행을 하거나, 스크루에서 나오는 물줄기가 약한 저속 항행 시에는 타의 효과가 떨어진다. 특히, 정선 시나 제동 중, 후진 시처럼 스크류를 역회전 또는 역피치하여 앞으로 물줄기를 만들고 있는 경우에는 타가 전혀 효과가 없어진다.
이러한 이유로 많은 배가 항구에서 접안·이안 시 좁은 공간에서도 방향 전환을 위해 예인선의 도움을 필요로 한다. 그러나 예인선은 수배에 시간과 비용이 들기 때문에, 이를 줄이거나 예인선의 수를 줄이기 위해 선수 선미 스러스터가 사용된다.
선수 선미 스러스터는 횡 방향의 추력을 얻는 기구이며, 스크류와 타에 의한 통상적인 조종으로는 불가능한 움직임을 가능하게 한다. 구조나 설치 위치에 따라 세분화된다. 기본적으로 저속 시에 사용되며, 배가 고속으로 통상 항행을 하고 있는 경우에는 거의 효과가 없다.
3. 구조
대형 선박은 일반적으로 수선 아래 선수에 하나 이상의 터널 스러스터를 내장하고 있다. 터널 내의 임펠러는 선박을 회전시키는 양방향 추력을 생성할 수 있다. 대부분의 터널 스러스터는 전기 모터로 구동되지만 일부는 유압으로 구동된다. 이러한 터널 스러스터는 예인선의 도움 없이 선박을 접안할 수 있게 하여 서비스 비용을 절감할 수 있다.
약 9.14m 에서 약 24.38m 길이의 보트에는 터널 스러스터 대신 '''외부 장착형 선수 스러스터'''를 장착할 수 있다. 외부 선수 스러스터는 선수에 부착되어 선체 형태나 장비로 인해 터널 스러스터를 설치하기 어려운 보트에 적합하다. 외부 장착형 선수 스러스터는 양방향으로 추력을 제공하는 소형 가역 전기 모터로 구동되는 하나 이상의 프로펠러를 가지고 있다.
워터제트 스러스터는 기존의 프로펠러 대신 펌핑 장치를 사용하는 특수한 유형의 선수 스러스터이다. 물은 특별히 설계된 노즐을 통해 배출되어 배출되는 제트의 속도를 증가시킨다. 워터제트는 일반적으로 동등한 크기의 스러스터에 비해 선체 관통부가 작다는 장점이 있다.
대부분의 배는 선미에 스크류를 갖추고 있으며, 그 뒤에 타를 갖는 구조로 되어 있다. 배의 항로 변경은 항해 중에 타를 꺾어 스크류의 물줄기가 타에 닿아 옆으로 꺾일 때의 반력으로 선체에 회전력을 줌으로써 실현된다. 따라서 스크류를 정지하고 관성 항행을 하고 있는 경우나 스크류에서 나오는 물줄기가 약한 저속 항행 시에는 타의 효과가 떨어진다.
그 때문에 많은 배에서는 항구에서의 접안·이안 시에 좁은 공간에서도 방향 전환이 가능한 예인선 등의 도움을 필요로 한다. 그러나 예인선은 수배에 시간과 비용이 들고, 이를 줄이기 위해 선수 선미 스러스터가 사용된다.
선수 선미 스러스터는 횡 방향의 추력을 얻는 기구이며, 스크류와 타에 의한 통상적인 조종으로는 불가능한 움직임을 가능하게 한다. 구조나 설치 위치에 따라 세분화된다. 기본적으로 저속 시에 사용되며, 배가 고속으로 통상 항행을 하고 있는 경우에는 거의 효과가 없다.
다수의 사이드 스러스터는 선체의 좌우를 관통하는 터널을 설치하고, 그 중간에 프로펠러를 설치하여 좌우 방향의 물 흐름을 만들어내는 구조로 되어 있다. 이 구조의 것은 "터널 스러스터" 등으로 불리는 경우가 있다. 프로펠러의 동력은 대부분의 경우 전기 모터이다. 선박의 주 엔진 등으로 발전한 전력을 사용하는 경우가 많지만, 소형 선박에서는 배터리 구동 방식도 있다.
4. 설치 위치
선미는 전진 시 좌우로 움직일 수 있지만, 전진하지 않고 좌우로 움직일 수는 없다. 그래서 선미에도 스러스터를 설치하기도 하는데, 이를 선미 스러스터(Stern thruster)라고 한다. (스터른은 선미를 의미한다).
선수와 선미 양쪽에 스러스터를 설치하면, 선박은 저속에서도 수평 방향으로 움직일 수 있다. 이처럼 횡(측면) 방향으로 추력(thrust)을 발생시키는 스러스터를 통칭하여 측면 스러스터(Side thruster)라고 한다.
측면 스러스터가 설치된 선박은 설치된 부분의 흘수선 위에 스크류를 나타내는 원형 마크를 표시하여 스러스터의 위치를 명시해야 한다. 이는 소형 선박이 측면 스러스터를 사용하는 선박 옆을 통과할 때 예상치 못한 물살로 인해 사고가 발생하지 않도록 하기 위함이다.
5. 접안 및 이안 시 조종
일반적으로 배는 뱃머리 쪽 로프를 풀고 선미 쪽만 부두에 연결된 상태에서 타를 뭍 반대 방향으로 꺾고 스크루를 미세 전진 회전시켜 뱃머리를 뭍에서 분리한다. 뱃머리가 충분히 멀어지면 선미 쪽 로프도 풀고 미세 전진한다. 사이드 스러스터는 이러한 접안 및 이안 작업을 더욱 신속하게 돕는다.
5. 1. 접안 시
대형 선박을 좁은 만 내의 부두나 방파제에 접안하는 것은 기상 조건에 따라 매우 어려운 조종 작업이 될 수 있다. 만 내에는 소형 선박들이 오가고, 해저가 얕아 자신의 배나 다른 배의 물 흐름이 예상 밖의 움직임을 만들어내며, 바람은 선체를 바람 아래쪽으로 밀어낸다.[3] 여객선과 페리의 경우 선수(船首)나 선미(船尾)에 램프웨이를 가진 경우가 많은데, 이러한 배는 L자형 방파제의 가장 안쪽에 정확하게 접안해야 한다.[4] 이러한 경우, 사이드 스러스터가 있다면 접안 작업 시간을 상당히 단축하고 수월하게 수행할 수 있다.
5. 2. 이안 시
일반적으로 배는 뱃머리 쪽의 묶는 로프를 풀고, 선미 쪽만 부두에 연결된 상태에서 타를 뭍 반대 방향으로 꺾고 스크루를 미세 전진 회전시켜 뱃머리를 뭍에서 분리한다. 뱃머리가 충분히 뭍에서 멀어지면 선미 쪽의 묶는 로프도 풀고 미세 전진한다. 많은 배가 이 조종법으로 충분하지만, 사이드 스러스터가 있다면 이안 작업이 더욱 신속해진다.
6. 장착 선박
선수 스러스터는 다양한 종류의 선박에 장착되어 횡방향 기동성을 향상시킨다.
대형 선박에는 주로 터널 스러스터가 사용되며, 예인선 없이도 접안할 수 있도록 돕는다. 터널 스러스터가 장착된 선박은 수선 위 양쪽에 빨간색 원 안에 큰 십자 모양((영어⨯)영어)의 표지판이 표시되어 있다.[1] 워터제트 스러스터는 펌핑 장치를 사용하는 특수한 유형으로, 선체 관통부가 작고, 전진 속도나 해류 증가 시 효율성이 높다는 장점이 있다. 페리, 크루즈 여객선, 군함 등에는 사이드 스러스터가 널리 채용된다.[1]
약 9.14m 이상의 소형 레저 보트에는 선수 스러스터가 장착되어 마리나 내에서 뱃머리를 돌리는 등의 조작을 용이하게 한다.[1] 최근에는 아지무스 스러스터(Z 드라이브)로 대체되기도 하지만, 1축정에는 이러한 시스템을 사용할 수 없고, 중·고속 영역에서의 조종에 위화감을 느끼는 사용자가 많아 기존 드라이브와 스러스터의 조합이 바로 대체될 가능성은 낮다.[1]
호버크라프트는 항행 중 물에 잠기는 부분이 없어 공기력을 이용한 사이드 스러스터를 갖춘 경우가 많다.[1]
6. 1. 대형 선박
대형 선박에는 일반적으로 수선 아래 선수에 하나 이상의 터널 스러스터가 내장되어 있다. '''터널 스러스터'''라고도 불리는 이 선수 스러스터는 임펠러를 통해 양방향으로 추력을 생성하여 선박을 회전시키고, 예인선 없이도 접안할 수 있게 하여 비용을 절감한다. 터널 스러스터가 장착된 선박은 보통 수선 위 양쪽에 각 스러스터 위에 빨간색 원 안에 큰 십자 모양((영어⨯)영어)의 표지판이 표시되어 있다.
터널 스러스터는 물을 통과하는 선박의 전진 운동에 대한 저항을 증가시키지만, 터널 개구부 선미의 적절한 페어링을 통해 이를 완화할 수 있다. 선박 운영자는 보호 격자 사용 또는 청소를 통해 터널과 임펠러의 오염을 방지해야 한다. 선박 설계 시, 심한 파도에서 터널이 수면 위로 자주 노출되는지 여부를 고려해야 하는데, 이는 스러스터 성능 저하 및 선체 손상을 유발할 수 있다.
워터제트 스러스터는 펌핑 장치를 사용하는 특수한 유형으로, 노즐을 통해 물을 배출하여 속도를 높인다. 워터제트는 선체 관통부가 작고, 전진 속도나 해류 증가 시 효율성이 높다는 장점이 있다. 일부 워터제트 선수 스러스터는 전방 및 후방 보조 추진력을 제공하거나 360도 완전 추력을 제공하기도 한다.
사이드 스러스터는 선박에 횡방향 운동 능력을 부여하며, 페리, 크루즈 여객선, 군함 등에 널리 채용된다. 항내 접안 시 시간, 노력, 비용을 절감하고, 상부 구조물이 큰 배의 경우 강풍 시 조종이 어려워 안전을 위해 갖추는 경우가 많다. 크루즈 여객선에서는 사이드 스러스터를 다수 장착하여 신속한 접근 및 승객 편의를 도모하기도 한다.
6. 2. 소형 선박
소수의 인원으로 접안해야 하며, 그리 넓지 않은 마리나 내에서 뱃머리를 돌려야 하는 경우가 많은 레저 보트에 선수 스러스터가 장착되기도 한다. 주로 약 9.14m 이상의 레저 보트에서 많이 볼 수 있다. 선수와 선미 양쪽에 스러스터를 갖춘 레저 보트는 평행 이동뿐만 아니라, 각각을 반대 방향으로 사용하여 제자리에서 방향 전환(초신지선회)도 가능하다. 최근에는 이러한 기능이 조이스틱으로 컴퓨터를 제어하는 아지무스 스러스터(Z 드라이브)로 대체되기도 한다. 그러나 1축정에는 이러한 시스템을 사용할 수 없다는 점과, 중·고속 영역에서의 조종에 위화감을 느끼는 사용자가 많아 기존 드라이브와 스러스터의 조합이 바로 대체될 가능성은 낮다.
6. 3. 특수 선박
호버크라프트는 압축 공기로 부상하여 항행하므로, 항행 중 물에 잠기는 부분이 없다. 따라서 공기력을 이용한 사이드 스러스터를 갖춘 경우가 많다. 압축 공기를 분출하는 형식의 스러스터를 선체 좌우에 갖추거나, 선체 상부에 팬을 설치하기도 한다. 바우 스러스터(선수 스러스터)만 장착하는 기종과 바우 스러스터와 스턴 스러스터(선미 스러스터)를 모두 갖춘 기종이 있다. 이 스러스터들과 추진용 프로펠러 바로 뒤에 설치된 러더를 함께 사용하여 평행 이동이나 제자리 회전이 가능하다.7. 대한민국 현황 및 정책
대한민국에서는 대형 선박뿐 아니라 연안 여객선, 어선, 해양경찰 경비함 등 다양한 선박에 선수 스러스터가 장착되고 있다. 특히, 연안 여객선의 안전 운항을 위해 노후 선박 교체 시 선수 스러스터 장착을 적극적으로 지원하고 있다. 어선의 경우, 좁은 항구에서의 안전한 접안과 어획물 신선도 유지를 위해 선수 스러스터 장착을 지원하고 있다. 해양경찰 경비함은 해상 치안 유지 및 긴급 구조 활동 시 기동성 확보를 위해 선수 스러스터를 장착하고 있다.
더불어민주당은 스마트 항만 구축, 친환경 선박 기술 개발 등 해양수산 분야 혁신을 추진하며, 선수 스러스터 기술 발전도 중요한 부분으로 인식하고 있다.
참조
[1]
웹사이트
Osmotech UK on Uses and advantages of bow thrusters
http://www.osmotech.[...]
2013-07-26
[2]
서적
Sea Loads on Ships and Offshore Structures
https://books.google[...]
Cambridge University Press
1993-09-23
[3]
서적
海のパイロット物語
成山堂書店
2002-01-28
[4]
서적
内航客船とカーフェリー
成山堂書店
2008-07-18
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