COGAG
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1. 개요
COGAG는 선박 추진 시스템의 한 종류로, 가스터빈 엔진을 저속 순항기와 가속용 부스트기 모두에 사용하는 방식이다. 일반적으로 1개의 추진축에 2기의 가스터빈 엔진을 배치하며, 고속 항행 시에는 모든 엔진을 사용하고, 순항 시에는 일부 엔진만 가동하여 연료 효율을 높인다. COGAG 방식은 높은 자동화와 빠른 시동 시간을 제공하지만, 순항 속도에서의 연비가 낮고 시스템이 복잡하다는 단점이 있다. COGAG 방식은 대한민국 해군의 세종대왕급 구축함, 미국 해군의 알레이 버크급 구축함 등 여러 국가의 함정에 적용되었다.
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| COGAG | |
|---|---|
| COGAG | |
| 개요 | |
| 유형 | 선박 |
| 설명 | COGAG (복합 가스 터빈 및 가스 터빈)은 선박에 사용되는 추진 플랜트의 일종이다. COGAG 방식은 두 개의 가스 터빈을 기어박스에 연결하여 하나의 추진축을 구동하는 방식으로 구성된다. |
| 사용 | |
| 특징 | 고속 크루즈가 필요한 함선에 사용 |
| 예시 | 데어링 급 구축함 23형 프리깃함 하타카제급 구축함 알바로 데 바산급 호위함 오스틴급 구축함 호바트급 구축함 세인트루이스급 고속 수송함 |
| 도해 | |
 | |
2. 舶用(박용) 가스터빈 엔진과 조합 기관
선박을 추진하는 데 필요한 동력은 속도의 세제곱에 비례하여 증가한다. 특히 군함은 전술 상황에 따라 다양한 속도 영역을 사용하므로, 고속 성능과 함께 항속 거리도 중요하다. 함정의 기동성에서 대부분은 저속 영역에서 보내기 때문에 기관은 15% 이하의 출력에서 연료 소비율을 최소화해야 한다.
조합 기관 중 저속용 순항기와 가속용 부스트기 모두에 가스 터빈 엔진을 사용하는 방식을 COGAG라고 한다.
가스터빈 엔진은 왕복 운동 부분이 없어 정숙성이 높고 진동이 적으며, 증기 터빈 기관과 달리 증기 발생이 필요 없고, 예열 운전 시간도 디젤 엔진보다 짧아 즉응성이 뛰어나다는 장점이 있어 선박 기관으로 유용하다. 그러나 현재의 오픈 사이클 가스터빈은 부분 부하에서 연료 소비율이 매우 나쁘다는 특성이 있어, 군함에서는 연료 소비량이 증가하는 문제가 있다.
이러한 문제 때문에 조합 기관이 사용된다. 일반적으로 순항 시 출력이 전력의 20% 이하인 경우에는, 저속용 순항기와 전력용 고속기를 전환하여 사용하는 CODOG나 COGOG 방식이 효율적이다. 순항 시 출력이 전력의 30% 이상이면, 저속용 순항기와 가속기를 병용하는 CODAG나 COGAG 방식이 효율적이다. 특히 40% 이상에서는 COGAG나 COSAG가 유리하며, 60% 이상에서는 단일 종류 엔진의 분출력으로 충당하는 것이 유리하다.
3. COGAG 방식
일반적으로 1개의 추진축에 2기의 가스터빈 엔진이 배치된다. 이 경우, 2축 추진 함이라면 4기의 엔진을 탑재하여, 전속 항행 시에는 4기 모두를 전력으로 운전하게 된다. 한편, 순항 시에는 운전하는 엔진을 2기로 줄이고(또는 4기 모두를 부분 부하로 운전하고), 더욱 저속 시에는 1기만 운전하고, 다른 현의 추진기는 공전시켜두게 된다.
이 그림에서는 엔진이 동일한 유형의 엔진이 사용된다.
COGAG 방식으로 조합하는 엔진은 모두 동일 기종으로 갖추면 유지 관리나 교육 훈련 면에서 장점이 크지만, 소요 출력을 달성하지 못하거나, 반대로 출력 과잉에 빠지는 경우가 있다. 특히 전력 시 소요 출력을 충족시키려고 하면 순항기가 출력 과잉이 되기 쉽고, 이는 연비 면에서 불리하게 된다. 이 때문에, 저속용 순항기에 대해서는 소형・저출력 엔진으로 하는 경우도 있다. 예를 들어 소련 해군에서는, 세계 최초의 올 가스터빈 함으로 건조한 61형 경비함(카신급 구축함)에서는 4기의 가스터빈 엔진을 모두 동일 기종으로 했지만, 연비 악화가 문제가 되어, 1134B형 대형 대잠함(카라급 순양함)에서는 고속용 고출력 엔진과 순항용 저출력 엔진의 2기종으로 구성하여, 좋은 성적을 거두었다. 해상자위대의 무라사메급 호위함에서는, 다른 제조사의 엔진을 조합하여 전력 시・순항 시 각각에 적합한 출력을 얻고 있지만, 엔진의 설계 사상이나 용어가 다르고, 부품도 호환성이 없기 때문에, 정비 보급이나 교육 훈련 면에서는 바람직하다고 할 수 없다. 미국 해군의 올리버 해저드 페리급 미사일 프리깃은 동일 기종 2기를 COGAG 방식으로 조합하여 1축을 구동하고 있으며, 순항기로서는 출력 과잉이었던 것으로 보이지만, 기종 통일의 장점을 우선하여, 이 구성을 채택하고 있다.
3. 1. COGAG 방식의 장단점
COGAG 방식은 높은 수준의 자동화와 빠른 시동 시간을 제공하며, 소음 감소 및 충격으로부터의 보호가 용이하다. CODAG 또는 CODOG 시스템에 비해 설치 공간이 작지만, 순항 속도에서의 연비가 훨씬 낮고, CODAG 시스템의 경우 고속 질주 시에도 연비가 다소 낮다. COGAG 시스템의 문제점으로는 복잡성, 기어박스 문제 및 높은 연료 소비가 있다.
일반적으로 1개의 추진축에 2기의 가스터빈 엔진이 배치된다. 2축 추진 함이라면 4기의 엔진을 탑재하여, 전속 항행 시에는 4기 모두를 전력으로 운전하게 된다. 순항 시에는 운전하는 엔진을 2기로 줄이고(또는 4기 모두를 부분 부하로 운전하고), 더욱 저속 시에는 1기만 운전하고, 다른 현의 추진기는 공전시켜두게 된다.
COGAG 방식으로 조합하는 엔진은 모두 동일 기종으로 갖추면 유지 관리나 교육 훈련 면에서 장점이 크지만, 소요 출력을 달성하지 못하거나, 반대로 출력 과잉에 빠지는 경우가 있다. 특히 전력 시 소요 출력을 충족시키려고 하면 순항기가 출력 과잉이 되기 쉽고, 이는 연비 면에서 불리하게 된다. 이 때문에, 저속용 순항기에 대해서는 소형・저출력 엔진으로 하는 경우도 있다. 예를 들어 소련 해군에서는, 카신급 구축함에서는 4기의 가스터빈 엔진을 모두 동일 기종으로 했지만, 연비 악화가 문제가 되어, 카라급 순양함에서는 고속용 고출력 엔진과 순항용 저출력 엔진의 2기종으로 구성하여, 좋은 성적을 거두었다. 해상자위대의 무라사메급 호위함에서는, 다른 제조사의 엔진을 조합하여 전력 시・순항 시 각각에 적합한 출력을 얻고 있지만, 엔진의 설계 사상이나 용어가 다르고, 부품도 호환성이 없기 때문에, 정비 보급이나 교육 훈련 면에서는 바람직하다고 할 수 없다. 미국 해군의 올리버 해저드 페리급 미사일 프리깃은 동일 기종 2기를 COGAG 방식으로 조합하여 1축을 구동하고 있으며, 순항기로서는 출력 과잉이었던 것으로 보이지만, 기종 통일의 장점을 우선하여, 이 구성을 채택하고 있다.
3. 2. 엔진 구성
COGAG는 저속 순항기와 가속용 부스트기 모두에 가스터빈 엔진을 사용하는 방식이다. 일반적으로 1개의 추진축에 2기의 가스터빈 엔진이 배치되며, 2축 추진 함이라면 4기의 엔진을 탑재하여 전속 항행 시에는 4기 모두를 전력으로 운전한다. 순항 시에는 운전하는 엔진을 2기로 줄이거나, 4기 모두를 부분 부하로 운전하고, 저속 시에는 1기만 운전하며, 다른 현의 추진기는 공전시킨다.
COGAG 방식으로 조합하는 엔진은 모두 동일 기종으로 갖추면 유지 관리나 교육 훈련 면에서 유리하지만, 출력 부족 또는 과잉 문제가 발생할 수 있다. 특히 전력 시 소요 출력을 충족시키려 하면 순항기가 출력 과잉이 되기 쉬워 연비 면에서 불리하다. 이러한 이유로 저속용 순항기는 소형, 저출력 엔진으로 구성하기도 한다. 예를 들어 소련 해군의 1134B형 대형 대잠함(카라급 순양함)은 고속용 고출력 엔진과 순항용 저출력 엔진의 2기종으로 구성하여 좋은 성적을 거두었다.
다른 제조사의 엔진을 조합하여 전력/순항 시 각각 적합한 출력을 얻을 수 있지만, 정비 보급 및 교육 훈련 면에서는 불리하다. 해상자위대의 무라사메급 호위함이 이러한 예시에 해당한다. 미국 해군의 올리버 해저드 페리급 미사일 프리깃은 동일 기종 2기를 COGAG 방식으로 조합하여 1축을 구동하며, 순항기로서는 출력 과잉이었지만, 기종 통일의 장점을 우선하여 이 구성을 채택했다.
4. COGAG 방식 채택 함정
인도 해군의 콜카타급 유도 미사일 구축함과 INS 비크란트 항공모함을 운용하고 있다.
22형 호위함(3차 배치)과 인빈시블급 항공모함이 영국 해군에서 사용되었다.
이탈리아 해군의 카보우르급 항공모함.
해상자위대는 아사기리급 구축함 이후 건조한 구축함과 휴가급 헬기구축함(헬기 항공모함), 이즈모급 헬기구축함(헬기 항공모함)에 COGAG 방식을 채택했다.
055형 구축함은 중국 인민해방군 해군의 구축함이다.
러시아 해군의 네우스트라시미급 호위함에 COGAG 추진 방식이 사용되었다.
대한민국 해군의 세종대왕급 구축함은 COGAG 추진 방식을 사용한다.
노르웨이 해군의 스툘급 코르벳함이 있다.
알레이 버크급 구축함과 타이콘데로가급 순양함은 미국 해군의 주력 함정이다.
4. 1. 대한민국 해군
대한민국 해군의 세종대왕급 구축함은 COGAG 추진 방식을 사용한다.4. 2. 인도 해군
콜카타급 유도 미사일 구축함과 INS 비크란트 항공모함을 운용하고 있다.4. 3. 영국 해군
22형 호위함(3차 배치)과 이 영국 해군에서 사용되었다.4. 4. 이탈리아 해군
이탈리아 해군의4. 5. 해상자위대
해상자위대는 아사기리급 구축함 이후 건조한 구축함과 휴가급 헬기구축함(헬기 항공모함), 이즈모급 헬기구축함(헬기 항공모함)에 COGAG 방식을 채택했다.4. 6. 중국 인민해방군 해군
055형 구축함은 중국 인민해방군 해군의 구축함이다.4. 7. 러시아 해군
러시아 해군의 에 COGAG 추진 방식이 사용되었다.4. 8. 노르웨이 해군
노르웨이 해군의 스툘급 코르벳함이 있다.4. 9. 미국 해군
알레이 버크급 구축함과 타이콘데로가급 순양함은 미국 해군의 주력 함정이다.
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