COGOG
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1. 개요
COGOG(Combined Gas Turbine Or Gas Turbine)는 저속 운항에는 고효율 터빈을, 고속 운항에는 고출력 터빈을 사용하는 추진 시스템이다. 두 터빈은 클러치를 통해 선택적으로 연결되며, 동시에 작동하지 않는다. 이 시스템은 연료 효율성을 높이기 위해 설계되었으며, 일본 해상자위대의 하츠유키형 호위함, 네덜란드 해군의 Kortenaer급 프리깃, 영국 해군의 42형 구축함 등 여러 국가의 해군에서 사용되었다. COGOG 방식은 COGAG 방식에 비해 연료 소비율이 우수하지만, 무게와 용적 면에서 낭비가 발생하며, 헬리콥터 운용 방해, 적외선 신호 증가 등의 단점으로 인해 CODLAG 시스템으로 대체되는 추세이다.
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| COGOG | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 해상 추진 시스템 |
| 설명 | COmbined Gas turbine Or Gas turbine의 약자 2개의 가스터빈 엔진을 사용하는 해상 추진 시스템 순항 또는 최고 속도만 필요할 때 사용 전투함에서 주로 사용 |
| 용도 | 순항 속도 또는 최대 속도만 필요한 경우 전투함 등의 선박 |
| 작동 방식 | |
| 특징 | 2개의 가스터빈을 사용하여 동력 전달 각 터빈은 기어박스를 통해 추진축에 연결 하나의 터빈만 사용 시 순항 속도, 둘 다 사용 시 최대 속도 가능 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 높은 최고 속도 빠른 가속 비교적 간단한 메커니즘 |
| 단점 | 낮은 연료 효율 (특히 낮은 속도에서) 높은 유지보수 비용 큰 소음 |
| 유사 시스템 | |
| 관련 시스템 | CODAG CODOG CODLAG COSAG |
2. System
COGOG 시스템은 순항 속도에는 고효율, 저출력 터빈을 사용하고, 고속 운전에는 고출력 터빈을 사용한다. 클러치를 사용하면 두 터빈 중 하나를 선택할 수 있지만, 두 터빈을 동시에 작동할 수는 없다. 이는 무겁고 비싸며 잠재적으로 신뢰성이 떨어지는 변속기가 필요하지 않다는 장점이 있다. 소형 터빈을 순항에 사용하는 이유는 소형 터빈이 100% 출력으로 작동하는 것이 대형 터빈이 50% 출력으로 작동하는 것보다 연료 효율이 더 높기 때문이다.[1]
저속용 순항기와 고속용 부스트기 모두에 가스터빈 엔진을 사용하는 방식을 '''COGOG'''라고 칭한다. 가스터빈 엔진이 선박용으로 사용되기 시작했을 때는 고속용으로서의 성격이 강했으며, 저속·순항용 엔진으로는 증기 터빈이나 디젤 엔진이 일반적이었다. 영국 해군의 카운티급 구축함에서는 순항용으로 증기 터빈, 고속용에는 중구조형 가스터빈 엔진을 탑재하여 COSAG 방식의 조합 기관으로 했다. 그러나 이러한 운용 실적을 바탕으로 주기관의 완전 가스터빈화와 함대 전체의 표준화가 포함된 계획에서는 순항용에도 가스터빈 엔진의 채용이 지향되었다.
14형 프리깃 「엑스머스」가 개조되어 순항용으로 브리스톨 프로테우스영어, 고속용으로 올림푸스를 사용한 COGOG 기관을 탑재하여 시험에 사용되었다. 이 기관 실현에는 SSS (Synchro-Self-Shifting) 클러치의 실용화, 가변 피치 프로펠러의 신뢰성 향상이 배경에 있었다. 그 실적을 바탕으로 21형 프리깃에서는 순항기를 타인으로 변경한 구성이 채용되었으며, 이후 22형 프리깃과 42형 구축함에서도 답습되었다.
다만 COGOG 방식은 순항기를 갖지 않는 COGAG 방식에 비해 연료 소비율에서는 우수하지만, 어떤 속도 영역에서도 저속용과 고속용 엔진 중 하나는 정지 상태가 되므로 무게·용적 면에서 낭비가 발생한다는 문제가 있다. 이 때문에 COGOG 방식은 주로 가스터빈 추진이 보급된 초기에 사용되었지만, 항속거리에 더해 고속 성능도 필요하게 되는 가스터빈 추진의 대형 함선에서는 COGAG 방식이 주류가 되었다.
2. 1. 채용 사례
COGOG 시스템은 여러 국가의 해군에서 사용되었다. 일본 해상자위대의 하츠유키급 호위함, 네덜란드 해군의 코르테놀급 프리깃과 이를 기반으로 건조된 그리스 해군의 엘리급 프리깃에서 채택되었다.[1] 과거에는 영국 해군의 42형 구축함과 22형 프리깃, 캐나다 해군의 이로쿼이급 구축함에도 사용되었다.3. Development
1968년 영국 해군은 구형 프리깃인 HMS 엑스머스를 COGOG 추진 방식으로 개조하여 이후 함선에 사용할 테스트 베드로 활용했다. 해상용으로만 사용할 새로운 가스 터빈을 개발하는 것은 비용이 많이 들었기 때문에, 롤스로이스 올림푸스 엔진을 개조하기로 결정했다. 순항 동력은 롤스로이스 프로테우스 가스 터빈으로 제공되었다.[2]
''Exmouth'' 시험이 시작되기도 전에, 영국 해군은 COGOG 추진을 위해 처음부터 설계된 최초의 함급인 21형 프리깃을 이미 주문했는데, 이 함선에서는 프로테우스 터빈이 롤스로이스 타인 엔진으로 교체되었다.[2] 한편, 캐나다의 이로쿼이급 구축함은 프랫 & 휘트니 FT4A2 및 FT12AH3 가스 터빈을 사용했다.[3]
4. 舶用ガスタービンエンジンと組み合わせ機関 (선박용 가스 터빈 엔진과 조합 기관)
COGOG 방식은 저속 순항기와 고속 부스트기 모두에 가스 터빈 엔진을 사용하는 방식이며, 속도 영역에 따라 엔진을 전환하는 방식이다. 일반적으로 1개의 추진축에 저속용과 고속용 가스 터빈 엔진이 1기씩 배치된다.[1]
가스 터빈 엔진이 선박용으로 사용되기 시작했을 때는 고속용으로서의 성격이 강했으며, 저속·순항용 엔진으로는 증기 터빈이나 디젤 엔진이 일반적이었다. 영국 해군의 카운티급 구축함은 순항용으로 증기 터빈, 고속용으로 중구조형 가스 터빈 엔진을 탑재하여 COSAG 방식의 조합 기관으로 했다. 그러나 1966년 영국 해군의 SYMES 계획에서는 주기관의 완전 가스터빈화가 추진되어 순항용에도 가스 터빈 엔진 채용이 지향되었다.
14형 프리깃 「엑스머스」가 개조되어 순항용으로 브리스톨 프로테우스영어, 고속용으로 올림푸스를 사용한 COGOG 기관을 탑재하여 시험에 사용되었다. 이 기관의 실현에는 SSS (Synchro-Self-Shifting) 클러치의 실용화, 가변 피치 프로펠러의 신뢰성 향상이 기여했다. 그 실적을 바탕으로 21형 프리깃에서는 순항기를 타인으로 변경한 구성이 채용되었으며, 22형 프리깃과 42형 구축함에서도 답습되었다.
COGOG 방식은 순항기를 갖지 않는 COGAG 방식에 비해 연료 소비율에서는 우수하지만, 어떤 속도 영역에서도 저속용과 고속용 엔진 중 하나는 정지 상태가 되므로 무게·용적 면에서 낭비가 발생한다는 문제가 있다. 따라서 주로 가스 터빈 추진 보급 초기에 사용되었지만, 가스 터빈 추진 대형 함선에서는 COGAG 방식이 주류가 되었다.
5. Disadvantages
대형 가스 터빈을 선박에서 운용하면 매우 뜨거운 배기 가스가 대량으로 발생하여 함상 헬리콥터 운용을 방해할 수 있으며, 함선의 적외선 신호를 크게 증가시켜 적의 센서와 유도 무기에 더 잘 노출되게 한다. 필요한 덕트 및 필터는 선박 내에서 상당한 공간을 차지하며, 유입되는 공기의 양은 내부 화재를 악화시킬 수 있다. 이는 1982년 포클랜드 전쟁 중 HMS 앤틸로프의 손실 요인으로 밝혀졌다.[4] 많은 해군은 이제 순수 가스 터빈 추진 방식을 버리고 결합형 디젤-전기 및 가스 (CODLAG) 시스템을 선호한다.[4]
6. 장단점
COGOG 방식은 COGAG 방식에 비해 연료 소비율이 우수하지만, 저속 및 고속용 엔진 중 하나는 정지 상태가 되므로 무게와 용적 면에서 낭비가 발생한다는 단점이 있다.[1][2]
6. 1. 장점
COGOG 방식은 COGAG 방식에 비해 연료 소비율이 우수하다.[1] 그러나 어떤 속도 영역에서도 저속용과 고속용 엔진 중 하나는 정지 상태가 되므로 무게와 용적 면에서 낭비가 발생한다는 문제가 있다.[2]6. 2. 단점
COGOG 방식은 COGAG 방식에 비해 연료 소비율은 우수하지만[1], 어떤 속도 영역에서든 저속용과 고속용 엔진 중 하나는 정지 상태가 되므로 무게와 용적 면에서 낭비가 발생한다는 문제가 있다[2]。 따라서 COGOG 방식은 주로 가스터빈 추진 방식이 보급된 초기에 사용되었으나[2], 항속거리와 더불어 고속 성능도 요구되는 대형 가스터빈 추진 함선에서는 COGAG 방식이 주류가 되었다[1]。참조
[1]
서적
Gas Turbine System Technician (electrical) 3 & 2
https://books.google[...]
Naval Education and Training Program Development Center
1988
[2]
서적
Royal Navy Frigates Since 1945
https://books.google[...]
Ian Allan Publishing
1990
[3]
서적
The Ships of Canada's Naval Forces 1910–2002
Vanwell Publishing Limited
2002
[4]
서적
1990
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