왜 비행기는 "프로펠러" 이고 배는 "스크류" 인가?

왜 항공기는 "Propeller" 이고

배는 "Screw" 인가?

         

     비행기는 엔진에 프로펠러(Propeller)를 달고 있고,  배에는 스크류(Screw)를 사용하고 있는데 어째서 비행기는 프로펠러이고, 배는 스크류일까?

    하늘에서도 스크류를 사용할 수는 없는 것일까?  이런 초보적인 질문은 요즈음은 초등학생들의 전유물만은 아닐 것이다.  그 옛날 레오나르도·다빈치(Leonardo da Vinci)가 디자인한 비행기 모형 그림에는 헬리콥터처럼 생긴 것 위에 "스크류" 같이 생긴 그림이 보이는데...... 아래 좌측 사진은 헬리콥터의 선조, 또는 모델로 여겨지고 있는데 금속으로 만든 동체에 천(布)을 감은 스크류를 사람이 레버를 누르면서 걷거나 축에 있는 줄을 당기거나 하면서 돌리는 것으로 되어 있다.

 

 

 

 

     비행기의 프로펠러는 앞쪽에 있는 공기를 차례차례 끌어들여서는 뒤쪽으로 내보내면서 앞으로 나가는 추진력을 얻는 것으로 날개에서 부력(浮力)을 얻기 위해 고속력의 기류를 필요로 한다.

     풍력발전기에 붙어 있는 프로펠러와 같은 원리이다. 비행기에 고정된 프로펠라가 회전하면서 전진하든지 아니면 풍력발전기의 프로펠러가 지주(支柱)에 고정되어 앞으로 나가지 못하고 회전만 하든지 하는 것이 된다.

     프로펠러 입장에서 본다면 기류를 고속으로 전방에서 끌어다 후방으로 밀어 내면서 회전하는 것이 되고, 스크류는 프로펠라의 주변(배가 진행하는 방향이 아님)의 물을 끌어당겨서 뒤쪽으로 내보내는 것인데 가능한 한 많이 내보내야 한다. 선풍기와 같은 원리이다. 선풍기 뒤에는 기류가 발생하지 않는다.

    또 전방에 있는 물이나 공기를 뒤쪽으로 내보내어 기류를 만드는 것이 아니라 스크루의 날개 부근에 있는 공기나 물을 흡입하여 날개 뒤쪽으로 밀어 내는 “작용과 반작용의 원리”를 이용하고 있다.

    그러므로 스크류 날개의 단면은 비행기처럼 부력을 얻기 위해 유선형으로 만들지 않고 주변에 있는 물을 얼마나 많이, 효율적으로 뒤쪽으로 보낼 것인가에 치중하고 있는 것이다. 그래서 스크류를 비행기 동체 뒤쪽에 붙여도 날개가 부력을 얻을 정도의 속도로 전진하면 풍압으로 인한 저항이 생겨서 난기류를 발생시킬 뿐 속도를 낼 수 없는 것만이 아니라 오히려 방해가 된다.

   “작용과  반작용의 원리”만으로 생겨나는 힘으로는 너무나 미약하다, 로켓도 작용과 반작용의 원리를 이용하고 있지만 로켓은 분출구나 연소벽을 누르면서 추진력을 얻기 때문에 진행방향으로의 풍압 방해 현상은 일어나지 않는다.

     즉 프로펠러와 스크류는 추진력을 낳는 방법이 다르기 때문에 구조가 완전히 다르다는 것이다. 레오나르드다빈치가 그린 헬리콥터는 어느 쪽인가 하면 “작용 반작용의 원리” 에 치중한 것이지만 스크류를 지붕에 붙여서는 위로 올라갈 부력은 얻을 수 없다고 봐야 한다.

   배는 처음엔 노를 저었지만 나중에 물방아를 이용하기 시작했다. 아직도 미시시피강이나 유명한 유원지에는 선미에 좌우 양쪽으로 수차를 붙인 유람선이 있다. 물은 밀도가 크기 때문에 소형스크류만으로도 충분한 추진력을 얻을 수 있는데 비해 공기는 밀도가 낮기 때문에 물에서 보다는 크고 빨리 회전시킬 필요가 있다. 물의 밀도는 공기의 100배 가깝다고 한다. 그래서 공기 속에서 같은 추진력을 얻으려면 직경을 10배로 하든지 회전속도를 100배로 늘리든지 해야 한다는 것이다.

 

              

      

    

 

    즉.  물 속에서는 고속회전을 감당할 프로펠러를 만들기 힘들고 호수나 습지대에서 볼 수 있는 프로펠러선 같은 것이 고작이다. 즉 이론적으로는 절대 불가능한 것은 아니라는 것이다. ＳＦ영화 등에서 뱃머리에 나사같이 생긴 것이 붙어 있는 것은 암반 같은 딱딱한 물체 속으로 들어가기 위한 것이지 추진력과는 무관하다.  참고로 스크류(screw)란 나선(螺旋) 모양을 말하고 프로펠러(propeller)는 추진장치란 뜻으로 본래는 screw propeller(나선모양의 추진장치)가 정확한 표현이다. 그리고 비행기를 “Air screws“라고도 하며 배를 "Ship/Submarine propellers"라고 부르기도 한다. 

[출처] 왜 비행기는 "프로펠러"이고 배는 "스크루"인가?|작성자 영종

[출처] 왜 항공기는 Propeller고 배는 Screw 인가|작성자 원규

왜 비행기는 프로펠러이고 배는 스크류인가를 복사하여[작성자 영종님과 원규님 편을 참조하여]

2018년 03월 03일

봄을 기다리면서

충북 단양의 투구봉 주유소에서

단양의 화통 / 6K2FYL. 신영섭 올림.