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CODOG

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목차

1. 개요

CODOG는 선박 추진 방식 중 하나로, 저속 순항에는 디젤 엔진을, 고속 운항에는 가스 터빈 엔진을 사용하는 방식을 의미한다. 디젤 엔진은 연료 효율이 좋고 가스 터빈 엔진은 고출력을 낼 수 있다는 장점을 활용하여, CODOG는 1960년대 이후 구축함과 프리깃급 함정에서 널리 사용되었다. CODOG 방식은 CODAG 방식에 비해 기어링이 단순하지만, 고속에서 연료 효율이 떨어질 수 있으며, 대한민국 해군의 포항급 초계함과 여러 국가의 함선에서 채택되었다. 또한, 선박용 가스터빈 엔진은 항공기 엔진 기반과 산업용 엔진 기반으로 나뉘며, 감속 기어와 추진기가 함께 사용된다.

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    COGAG는 순항 및 가속 모두 가스터빈 엔진을 사용하는 선박 추진 방식으로, 자동화 수준이 높고 빠른 시동 시간, 소음 감소 등의 장점이 있지만 복잡한 구조와 높은 연료 소비율의 단점도 있어 각국 해군 함정에 채택되고 있다.
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CODOG
개요
유형복합 추진 시스템
적용 분야군함
구성 요소디젤 엔진
가스 터빈 엔진
작동 방식
주요 특징디젤 엔진과 가스 터빈 엔진을 결합하여 다양한 속도 및 출력 요구 사항 충족
저속/순항 시디젤 엔진 작동, 높은 연료 효율성 제공
고속/전투 시가스 터빈 엔진 작동, 최대 속도 및 출력 제공
장점
연료 효율성디젤 엔진 사용으로 순항 속도에서 높은 연료 효율성
고속 성능가스 터빈 엔진 사용으로 필요시 빠른 속도 제공
유연성다양한 작동 조건에 맞춰 엔진 선택 가능
단점
복잡성시스템 복잡성 증가, 유지보수 요구 사항 증가
비용초기 구매 및 설치 비용 높음
무게추가적인 엔진 및 변속 장치로 인해 무게 증가 가능성

2. 선박 추진 시스템의 종류

선박 추진 시스템은 다양한 동력원을 조합하여 구성할 수 있다. 다음은 그 예시이다.

추진 방식설명
디젤 또는 가스 결합 방식 (CODOG)순항 속도에서는 디젤 엔진을, 고속에서는 가스 터빈 엔진을 사용한다.
디젤 및 가스 결합 방식 (CODAG)디젤 엔진과 가스 터빈 엔진을 모두 사용하여 추진력을 얻는다.
디젤-전기 및 디젤 결합 방식 (CODLAD)디젤 엔진과 전기 모터를 조합하여 사용한다.
디젤-전기 및 가스 결합 방식 (CODLAG)디젤 엔진, 전기 모터, 가스 터빈 엔진을 조합하여 사용한다.
디젤 및 디젤 결합 방식 (CODAD)두 개 이상의 디젤 엔진을 조합하여 사용한다.
증기 및 가스 결합 방식 (COSAG)증기 터빈과 가스 터빈 엔진을 조합하여 사용한다.
가스 또는 가스 결합 방식 (COGOG)순항 속도에서는 하나의 가스 터빈 엔진을, 고속에서는 여러 개의 가스 터빈 엔진을 사용한다.
가스 및 가스 결합 방식 (COGAG)여러 개의 가스 터빈 엔진을 조합하여 사용한다.
가스 및 증기 결합 방식 (COGAS)가스 터빈 엔진과 증기 터빈을 조합하여 사용한다.
원자력 및 증기 추진 결합 방식 (CONAS)원자력 추진과 증기 터빈을 조합하여 사용한다.
통합 전기 추진 (IEP 또는 IFEP)모든 동력원을 사용하여 발전기를 구동하고, 이 전력으로 모터를 구동하여 추진하는 방식이다.


2. 1. 디젤 엔진 기반

CODOG


디젤 엔진은 연료 소비율 면에서 뛰어나, 일반적인 군함용 엔진을 사용하여 순항할 경우 디젤 엔진의 연료 소비율은 가스터빈 엔진의 1/14 정도이다[1]. 디젤 엔진은 저속 및 순항용 엔진에 적합한 특성을 갖추고 있지만,[1] 출력 중량비가 낮아 고출력이 필요한 상황에는 부적합하고, 진동과 소음이 크다는 단점도 있다.[1]

2. 2. 가스 터빈 엔진 기반



'''CODOG'''(Combined Diesel Or Gas turbine)는 저속 순항 시에는 디젤 엔진을 사용하고, 고속에서는 가스 터빈 엔진을 사용하는 추진 방식이다. 속도에 따라 엔진을 전환한다.

디젤 엔진은 연료 효율이 뛰어나다. 일반적인 군함에서 순항 시 디젤 엔진의 연료 소비율은 가스 터빈 엔진의 약 1/14 정도이다.[1] 따라서 디젤 엔진은 저속 및 순항용 엔진에 적합하다.[1] 반면, 출력 중량비가 낮아 고출력에는 부적합하며,[1] 진동과 소음이 크다는 단점도 있다. 가스 터빈 엔진은 연료 효율은 낮지만, 가볍고 출력이 커서 고속용 엔진으로 적합하다.[1] 이러한 특성 때문에 디젤 엔진과 가스 터빈 엔진을 조합하는 CODOG 방식은 1960년대 이후 구축함이나 프리깃급 함정에서 널리 쓰이고 있다.[1]

CODOG 방식은 디젤 엔진과 가스 터빈 엔진 중 하나만 추진축에 연결되므로, 고속에서 두 엔진을 모두 사용하는 CODAG 방식보다 고속용 엔진의 요구 성능이 높아진다.[1] 그러나 CODAG 방식은 디젤 엔진과 가스 터빈 엔진의 회전수 차이 때문에 감속기가 복잡해지고, 수중 방사 소음의 원인이 된다는 단점이 있다.[1] 따라서 CODOG 방식이 CODAG 방식보다 구조적으로 간단하며, 더 일찍부터 널리 사용되었다.

2. 2. 1. COGAG (Combined Gas turbine And Gas turbine)

COCOG (Combined Gas turbine And Gas turbine, 가스 터빈 복합) 방식에서는 일반적으로 2기의 가스 터빈 엔진을 조합하여 사용한다. 대형의 추진력을 필요로 하는 경우에는 4기의 가스 터빈 엔진을 조합하는 경우도 있다. 가스 터빈 엔진은 그 특성상 저속 회전에는 적합하지 않기 때문에, 프로펠러를 직접 구동하는 경우에는 감속 기어를 통해 프로펠러의 적절한 회전 속도를 얻고 있다.

  • 가스 터빈 엔진의 종류
  • 항공기 엔진 기반:
  • 가스 터빈 엔진은 원래 항공기용으로 개발된 것이기 때문에 해상에서 사용하기 위해서는 몇 가지 개량이 필요하다. 항공기 엔진 기반의 가스 터빈 엔진은 출력이 크고, 경량이며, 소형이라는 장점이 있지만, 높은 회전 속도를 가지고 있기 때문에 감속 기어를 포함한 전체 시스템의 설계가 복잡해지는 경향이 있다.
  • 대표적인 엔진: 롤스로이스 plc의 롤스로이스 올림푸스, 제너럴 일렉트릭의 LM2500 등.
  • 산업용 엔진 기반:
  • 산업용 가스 터빈 엔진은 발전소 등에서 사용되는 가스 터빈 엔진을 해상용으로 개량한 것이다. 항공기 엔진 기반의 가스 터빈 엔진보다 회전 속도가 낮고, 내구성이 높다는 장점이 있다. 감속 기어의 부담을 줄일 수 있지만, 항공기 엔진 기반에 비해 크고 무겁다는 단점이 있다.
  • 대표적인 엔진: 롤스로이스 plc의 MT30, 제너럴 일렉트릭의 LM5000 등.

  • 감속 기어
  • 가스 터빈 엔진의 고속 회전을 프로펠러의 적절한 회전 속도로 변환하는 역할을 한다. 가스 터빈 엔진과 프로펠러의 회전 속도 차이가 크기 때문에 높은 감속비가 필요하다. 감속 기어는 정밀한 제작 기술이 요구되며, 소음 및 진동 대책도 필요하다.

  • 추진기
  • 가스 터빈 엔진의 동력을 받아 선체를 추진하는 역할을 한다. 고속 운항을 목적으로 하는 군함 등에서는 가변 피치 프로펠러가 사용되는 경우가 많다.

2. 3. 디젤-가스 터빈 결합 방식

디젤 엔진과 가스 터빈 엔진을 조합하여 각 엔진의 장점을 활용하고 단점을 상호 보완하는 추진 방식이다. 저속에서는 디젤 엔진을 사용하고, 고속에서는 가스 터빈 엔진을 사용하는 방식이다.[1]

저속용 순항기로 디젤 엔진, 고속용 부스트 기기로 가스터빈 엔진을 사용하여 속도 영역에 따라 전환하는 방식을 '''CODOG'''라고 한다.

디젤 엔진은 연료 소비율이 낮아, 일반적인 군함의 경우 가스터빈 엔진 연료 소비율의 1/14 정도이다. 따라서 디젤 엔진은 저속 및 순항용 엔진에 적합하다. 반면, 출력 중량비가 낮아 고출력이 필요한 상황에는 부적합하며, 진동과 소음이 크다는 단점이 있다. 가스터빈 엔진은 연료 소비율은 높지만, 가볍고 출력이 커서 고속용 엔진으로 적합하다. 이러한 특성 때문에 디젤 엔진을 순항기로, 가스 터빈 엔진을 조합하는 방식은 1960년대 이후 구축함이나 프리깃급 함정에서 널리 사용되고 있다.

CODOG 방식은 CODAG 방식에 비해 단순한 기어링을 사용하지만, 동일한 최대 출력을 내기 위해서는 더 강력한 가스터빈이 필요하며, 고속에서의 연료 효율은 CODAG 방식보다 떨어진다.

2. 3. 1. CODOG (Combined Diesel Or Gas)

디젤 엔진은 순항 속도를, 가스 터빈 엔진은 고속 질주를 위해 각각 하나의 프로펠러 샤프트에 클러치를 통해 연결된다. 디젤 및 가스 결합 방식(CODAG)과는 달리, CODOG 방식에서는 두 엔진 중 하나만 선박을 구동한다.[1] CODOG 방식은 CODAG 방식에 비해 기어링이 단순하지만, 동일한 최대 출력을 위해서는 더 강력하거나 추가적인 가스 터빈 엔진이 필요하다. 또한, CODOG 방식은 CODAG 방식보다 고속에서의 연료 효율이 떨어진다.

저속용 순항기로 디젤 엔진, 고속용 부스트 기기로 가스터빈 엔진을 사용하여 속도 영역에 따라 전환하는 방식을 '''CODOG'''라고 한다.

디젤 엔진은 연료 소비율 면에서 뛰어나, 일반적인 군함용 엔진을 사용하여 순항할 경우, 디젤 엔진의 연료 소비율은 가스터빈 엔진의 1/14 정도이다. 즉, 디젤 엔진은 저속용·순항용 엔진에 적합한 특성을 갖추고 있다. 한편 출력 중량비 면에서는 열세이기 때문에 고출력을 필요로 하는 상황에는 적합하지 않으며, 또한 진동이나 소음 등의 시그니처에서도 열세인 부분이 있다. 이에 반해, 가스터빈 엔진은 연료 소비율 면에서는 열세인 반면, 경량이고 출력도 크기 때문에 고속용 엔진으로 적합하다. 이 때문에, 디젤 엔진을 순항기로 가스터빈 엔진과 조합하는 방식은 1960년대 이후, 구축함이나 프리깃급 함정에서 널리 채용되고 있다.

CODOG 방식의 기관에서는 디젤 엔진과 가스터빈 엔진 중 어느 하나가 추진축에서 분리되므로, 고속 시에 양자를 병용하는 CODAG 방식에 비해 고속용 엔진에 대한 요구가 커진다. 다만 디젤 엔진과 가스터빈 엔진은 회전수가 전혀 다르기 때문에, CODAG 방식을 채용하여 양자의 출력을 하나의 추진축에 통합하려고 하면 감속기의 기구가 복잡해지고, 수중 방사 잡음의 발생원이 된다. 이 때문에, 구조적으로는 CODAG 방식보다 CODOG 방식이 무리가 없고, 일찍부터 널리 사용되고 있다.

2. 4. 기타 추진 방식

CODOG 방식 외에도 여러 추진 방식이 존재한다.

  • 증기 터빈: 증기를 이용하여 터빈을 돌리는 방식으로, 제2차 세계 대전 시기까지 많이 사용되었다.
  • 원자력 추진: 원자로에서 핵분열로 증기를 만들어 터빈을 돌리는 방식이다. 주로 잠수함이나 항공모함과 같이 장기간 항해가 필요한 함선에 사용된다.
  • 통합 전기 추진 (IEP 또는 IFEP): 발전기를 구동하여 추진하는 방식이다.

2. 4. 1. 통합 전기 추진 (IEP 또는 IFEP)

통합 전기 추진(IEP 또는 IFEP)은 모든 동력원을 사용하여 발전기를 구동하고, 이 전력으로 모터를 구동하여 추진하는 방식이다.

3. CODOG 방식



'''CODOG'''(Combined Diesel Or Gas turbine) 방식은 저속 순항 시에는 디젤 엔진을 사용하고, 고속에서는 가스 터빈 엔진을 사용하는 추진 방식이다. 속도 영역에 따라 엔진을 전환하여 사용한다.

디젤 엔진은 연료 소비율이 가스터빈 엔진의 정도로 매우 낮아[1] 저속 순항에 적합하지만, 출력 중량비가 낮고 진동과 소음이 크다는 단점이 있다. 반면 가스터빈 엔진은 연료 소비율은 높지만 경량 고출력이 가능하여 고속 항해에 적합하다. 이러한 특성 때문에 CODOG 방식은 1960년대 이후 구축함이나 프리깃급 함정에서 널리 채용되고 있다.

CODOG 방식은 디젤 엔진과 가스터빈 엔진 중 하나만 추진축에 연결되므로, CODAG 방식에 비해 고속용 엔진에 대한 요구 출력이 커진다. 그러나 CODAG 방식은 감속기가 복잡해지고 수중 방사 소음이 증가하는 문제가 있어, 구조적으로는 CODOG 방식이 더 간결하고 널리 사용된다.

3. 1. CODOG 방식의 장단점

디젤 또는 가스 결합 방식 (CODOG)은 프로펠러 샤프트마다 순항 속도를 위한 디젤 엔진 1개와 고속 질주를 위한 기어드 가스 터빈 1개를 연결하는 방식이다. 두 엔진은 모두 클러치를 사용하여 샤프트에 연결되며, 디젤 및 가스 결합 방식 (CODAG) 시스템과는 달리, 한 번에 하나의 시스템만 선박을 구동한다.[1]

CODOG 방식은 CODAG 방식에 비해 기어링이 단순하다는 장점이 있지만, 동일한 최대 출력을 얻기 위해서는 더 강력하거나 추가적인 가스 터빈이 필요하다. 또한, 고속에서의 연료 효율은 CODAG에 비해 떨어진다.

CODOG 방식은 저속에서는 연료 소비율이 뛰어난 디젤 엔진을 사용하고, 고속에서는 출력 대 중량비가 우수한 가스터빈 엔진을 사용하는 방식이다. 디젤 엔진은 가스터빈 엔진에 비해 연료 소비율이 매우 낮아 저속 순항에 적합하지만, 출력 대 중량비가 낮아 고출력에는 부적합하고 진동 및 소음이 크다. 반면 가스터빈 엔진은 연료 소비율은 높지만 경량 고출력이 가능하여 고속 항해에 적합하다.

CODOG 방식은 디젤 엔진과 가스터빈 엔진 중 하나만 추진축에 연결되므로, 두 엔진을 동시에 사용하는 CODAG 방식에 비해 고속용 엔진에 대한 요구 출력이 높아진다. 그러나 디젤 엔진과 가스터빈 엔진은 회전수가 크게 달라 CODAG 방식으로 두 엔진의 출력을 하나의 추진축에 통합하면 감속기가 복잡해지고 수중 방사 소음이 증가하는 문제가 있다. 따라서 CODOG 방식은 CODAG 방식보다 구조적으로 단순하여 널리 사용된다.

3. 2. CODOG 방식 채택 함선

CODOG 방식은 여러 함선에서 사용되고 있다. 다음은 CODOG 방식을 채택한 함선의 목록이다.

함선 종류함선명(건조년도)운용 해군
모터 건 보트MGB 2009 (1947년 개조)영국 해군
어뢰정Pfeil, Strahl (Vosper급, 1963-65년)독일
포격정애쉬빌급 (1966-1971년 건조)미국 해군
커터해밀턴급 (1967년부터)미국 해안 경비대
프리깃핼리팩스급캐나다 해군
프리깃브레멘급, 브란덴부르크급독일 해군
프리깃그레고리오 델 필라르급필리핀 해군
프리깃안작급오스트레일리아 왕립 해군, 뉴질랜드 왕립 해군
프리깃/초계함MEKO형기타
프리깃페데르 스크람급덴마크 왕립 해군
초계함포항급대한민국 해군
초계함비스비급스웨덴 해군
프리깃시발리크급인도 해군
프리깃니테로이급브라질 해군
프리깃방글라데시 해군
프리깃게파르트급러시아 해군, 베트남 해군
고급 요트118 왈리파워
구축함052D형 구축함중국 해군


3. 2. 1. 대한민국 해군

대한민국 해군은 포항급 초계함에 CODOG 방식을 채택했다.[1]

3. 2. 2. 기타 국가 해군

4. 舶用(선박용) 가스터빈 엔진

선박용 가스터빈 엔진은 항공기 엔진 기반과 산업용 엔진 기반으로 나뉜다.


  • 항공기 엔진 기반: 롤스로이스 올림푸스(롤스로이스 plc), LM2500(제너럴 일렉트릭) 등이 대표적이다.
  • 산업용 엔진 기반: 롤스로이스 MT30, 제너럴 일렉트릭의 LM5000 등이 대표적이다.

4. 1. 항공기 엔진 기반

가스터빈 엔진은 원래 항공기용으로 개발되었기 때문에 해상에서 사용하기 위해서는 몇 가지 개량이 필요하다. 항공기 엔진 기반의 가스터빈 엔진은 출력이 크고, 경량이며, 소형이라는 장점이 있지만, 높은 회전 속도를 가지고 있기 때문에 감속 기어를 포함한 전체 시스템의 설계가 복잡해지는 경향이 있다.

대표적인 엔진으로는 롤스로이스 올림푸스(롤스로이스 plc), LM2500(제너럴 일렉트릭) 등이 있다.[1]

4. 2. 산업용 엔진 기반

산업용 가스터빈 엔진은 발전소 등에서 사용되는 가스터빈 엔진을 해상용으로 개량한 것이다. 항공기 엔진 기반의 가스터빈 엔진보다 회전 속도가 낮고, 내구성이 높다는 장점이 있다. 감속 기어의 부담을 줄일 수 있지만, 항공기 엔진 기반에 비해 크고 무겁다는 단점이 있다. 대표적인 엔진으로는 롤스로이스 MT30, 제너럴 일렉트릭의 LM5000 등이 있다.

4. 3. 감속 기어

가스터빈 엔진의 고속 회전을 프로펠러에 적합한 회전 속도로 변환하는 역할을 한다. 가스터빈 엔진과 프로펠러의 회전 속도 차이가 크기 때문에 높은 감속비가 필요하다. 감속 기어는 정밀한 제작 기술이 요구되며, 소음 및 진동 대책도 필요하다.[1]

4. 4. 추진기

가스터빈 엔진의 동력을 받아 선체를 추진하는 역할을 한다. 고속 운항을 목적으로 하는 군함 등에서는 가변 피치 프로펠러가 사용되는 경우가 많다.[1]


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