위그선(2006, 고3, 4월)

위그선(이미지 출처, 부산일보)

 

끝없이 발전하고 있는 과학 기술은 어릴 적 환상의 한 부분을 점차 현실로 만들어 가고 있다. ‘위그(WIG, Wing-In-Ground)선’이 그 가운데 하나다. 위그선은 날개로 수면 위에 떠서 빠른 속도로 물 위를 스치듯 날아가는 배다. 이 배가 처음 개발된 것은 1960년대이지만, 실제로 모습을 드러낸 것은 미국의 스파이 위성이 카스피 해에서 시속 550km로 움직이는 괴물체를 발견한 1976년의 일이다. 이 괴물체는 뒤에 소련의 위그선으로 밝혀졌는데, 당시의 기술 수준으로 볼 때 배가 그렇게 빠른 속도로 달린다는 것은 불가능한 일이었기 때문에 이 위그선을 ‘바다 괴물’이라고 불렀다. 

 

위그선의 가장 큰 특징은 수면 위에 낮게 떠서 비행한다는 점이다. 일반적으로 공중을 비행하는 날개 끝에서는 빠르게 회전하는 유동적(流動的)인 소용돌이 현상인 와류(渦流)가 강하게 발생하는데, 이로 인해 날개가 전진하는 데 더 많은 에너지가 필요하게 되어 결국 선체는 큰 저항을 받게 된다. 하지만 수면 가까이 날아갈 경우 날개 끝에 생기는 와류가 현격히 줄어든다. 수면과 날개 사이의 간격이 좁아 와류가 잘 발달되지 않기 때문이다. 따라서 위그선처럼 수면에서 5m 이내로 조금만 떠올라 날아가는 경우 날개가 받는 양력, 즉 상승력은 공중을 비행하는 경우보다 대단히 높아지게 된다. 

 

배는 수면에 닿아 있어 이로 인해 생기는 선체 저항을 피할 수 없지만, 위그선은 이런 선체 저항이 없기 때문에 수중 날개로 활주하는 초고속선보다 더 빨리 갈 수 있다. 이처럼 물속에 있는 날개는 수면에 근접할수록 효율이 떨어지지만, 수면 위에 있는 날개는 수면에 가까워질수록 효율이 향상되는데, 이를 ‘지면 효과(ground effect)’라고 한다. 위그선은 이러한 효과를 이용해 선체를 수면 위에 띄운 뒤 항공기용 프로펠러 엔진으로 전진한다.  위그선이 물 위를 달리는 항주 속도는 시속 100km에서 최고 500km에 달한다. 이런 장점들 때문에 위그선은 일반 항공기나 초고속선에 비해 더욱 경제적이고 효율적인 운송 수단이 될 수 있다. 또 해상에서 바로 활주하기 때문에 활주로를 건설할 필요도 없다. 따라서 연안의 작은 섬이나 해안의 작은 도시처럼 공항 시설을 건설하기 어려운 지역에서는 위그선이 효율적인 운송 수단이 될 수 있다. 

 

위그선에 관한 가장 큰 난제는 파랑(波浪) 중 ㉠이착수(離着水) 문제다. 파랑이 없는 수면에서의 효율성이 높은 부양 방식들이 개발되어 있지만, 파랑이 있는 수면에서 효율적으로 이착수할 수 있는 방식은 거의 없는 실정이다. 이를 해결하기 위해서는 여러 가지 선체 형상 및 제어 방식에 대한 연구가 수반되어야 한다. 

 

위그선은 일반 항공기와는 달리 해수의 영향을 받으므로 하부 선체의 구조 강도가 항공기에 비해 상당히 높게 설정돼야 한다. 즉, 구조 강도를 높이면서도 경량화 되어야 위그선이 효율적으로 운항될 수 있다. 이를 위해서는 높은 강도가 필요한 부분은 금속 자재를 사용하고 강도에 문제가 없는 부분은 과감히 신소재를 사용해야 한다. 

 

또한 위그선은 항공기와 운항 영역 및 고도가 다르므로 항공기에서 사용하는 값비싼 항해 장비를 그대로 사용할 필요가 없다. 이러한 장비들이 운항 특성에 맞게 새로이 개발되어야 한다. 무엇보다도 선가(船價)가 적정한 가격대로 형성되어야 실용화가 가능하기 때문이다. 

 

위그선의 실용화를 위해서는 앞으로 여러 가지 기술적 문제들이 해결되어야 한다. 이를 위해 ㉡그 동안의 연구 결과를 충분히 활용함은 물론 위그선에 관심을 보이고 있는 운항 선사와 지방자치 단체, 외국 기관들도 처음부터 연구 개발 사업에 참여하게 하면 최종 실용화까지의 기간을 단축할 수 있을 것이다. 

 

 

 

― 김수삼 외, <다시 기술이 미래다>