선박의 소요 마력 산정

 

엔진에서 생산된 마력(BHP)이 축을 거치고(SHP) 프로펠러에 의하여 (PHP) 배를 추진시키는 전달 마력(DHP, Delivered

Horse Power)으로서 비로소 효과를 내는 유효마력(EHP)으로 쓰이게 된다. 이 유효마력이 선박 이 필요로 하는 속력을 내기 위한 소요마력이 되는 것이다.

 

설계상 도시 마력(IHP)의 42%만이 EHP로 쓰인다고 W. Froude가 계산 해 냈다고 한다. 물론 당시에는 오늘날보다 엔진 효율이 좋지 않았을 것이 고 프로펠러 효율도 좋지 않았을 테지만 좌우간 IHP와 EHP의 격차는 큰 것이다.

 

오늘날의 배들로 통계를 잡아보면 0.6, 즉 60% 정도가 될 것이다.

 

마력의 정의는 단위시간 동안 작용하는 힘의 이동거리로서 미터법 단위 로는 75×1kg ×1 m이고, 파운드법 단위로는 550×1 lb x1 foot이다.

단위시간을 수식에 넣으면 거리가 속력으로 바뀌어 마력은 힘지속력으 로 된다.

 

따라서 배의 소요 마력은 (추진력 X 속력이 되고 이는 바로 저항 력 X 속력과 같은 값이다. | EHP는 단위상수 XRXV가 되므로 총저항값 R만 안다면 소요마력이 다음 과 같이 간단하게 계산이 된다.

 

EHP= 1/75xRxV

R:kg 단위

V:m/s

 

EHP= 1/38xRxV

R:kg 단위 | V: kn 단위

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그러나 전체 저항 R은 직접 계산이 안 되므로 마찰저항(R)과 조파저항 (Ro)을 포함하여 잉여 저항(R)으로 나누어서 계산하고자 하는 이론전개가 장세월간 이루어져 왔고, 각종 실험 자료들이 수집되어 잘 정리되어 있어 이 를 응용하고 있다.

 

선형 특성과 속력 정도에 맞추어서 저항을 계산해 내는 것은 전문적인 분 야이므로 본서에서는 생략한다.

 

IHP(도시 마력)가 V3(선속 kn) X△(배수량의 2/3승)과 비례하며 이 상 수를 Admirality Coefficient라고 정의한다.

 

역으로 많은 동급의 유사 실적선 들로부터 그 상수를 계산해 놓으면, 이를 이용하여 새롭게 설계하고자 하는 배의 의도하는 속도와 배수량에 맞는 IHP를 계산해 볼 수가 있다.

 

이 또한 아주 Rough 한 추정일 뿐이므로 설계 초기의 참고용으로만 쓰인다. 가장 신빙성 있는 소요마력 추정 방법으로는 모형시험을 하는 것이다. 참 고용으로 가장 많이 건조되고 있는 주력 선종들의 크기, 속력, 엔진마력을 비교해 보도록 90년대 실적선 자료를 소개하였다.

 

보통 장착된 엔진은 실제 소요마력 보다 25% 이상 큰 마력을 발생시킨다.

 

최대 마력의 90%로 가동하 고 또 그것의 85%만 가지고도 필요한 속도가 나오도록 엔진을 정하기 때문 이다. 연료 소모율을 줄이기 위하여 일부러 더 큰 엔진을 선택하여 연속 최대 마 력(MCR)자체를 줄이는 경우도 있다

(Derated시켰다고 함).

 

이 경우 원래의 설계된 마력 규격은 유효마력보다 50% 이상 큰 것일 수도 있다. 어떤 배의 엔진이 동등급의 다른 배보다 유난히 큰 것같이 느껴질 때는 Derated된 마 력이 아닌가 하는 생각을 해볼 필요가 있다.