가변피치프로펠러 (Controllable Pitch Propeller)
쉽게 풀면
날개의 각도를 바꿔서 앞뒤 방향과 힘 조절이 가능한 프로펠러이다.
왜 중요한가
가변피치 프로펠러는 축 회전 방향을 바꾸지 않고 피치만으로 전후진과 추력을 조절하므로, 예인선, 페리, 어선, 앵커핸들링선처럼 잦은 조종과 정지, 부하 변동이 큰 선박에서 표준으로 채택됩니다. 실무에서는 정속 회전으로 축발전기를 운전하면서 피치로 속력을 조절할 수 있어 전력과 추진을 한 기관으로 해결하는 배치가 가능해집니다. 고정피치 프로펠러와 달리 기관 회전수를 정속으로 유지한 채 속력만 조절할 수 있어, 축발전기 겸용 배치에서 특히 유용합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
페리선에 가변피치프로펠러를 채택하여 접안시 빠른 후진 조작이 가능하도록 한다.
엔진 회전수를 그대로 두고 날개 각도만 바꾸어 힘의 세기를 즉시 조절할 수 있다는 장점을 보여주는 예시이다.
조금 더 깊게 보면
가변피치는 회전수와 피치의 조합으로 같은 속력을 여러 방식으로 낼 수 있지만, 설계 피치에서 벗어난 상태에서는 날개 단면의 받음각이 최적에서 어긋나 프로펠러 효율이 고정피치보다 낮아지며, 특히 저피치 고회전 운전은 연료 낭비와 캐비테이션의 원인이 됩니다. 허브가 커서 허브 캐비테이션과 날개 근원부 강도 문제가 있고, 유압 기구가 허브 안에 들어가므로 정비 비용이 높습니다. 저속 대형선이 고정피치를 고수하는 이유는 이러한 효율과 신뢰성의 절충 때문입니다. 피치를 반대로 돌려 후진 추력을 낼 수 있어 축발전기가 정속 회전을 유지한 채로도 후진 조작이 가능하며, 이 때문에 선내 전력 품질이 안정적으로 유지됩니다. 다만 허브 내부의 유압 배관과 씰이 다수 필요해 기밀 유지가 정비의 핵심 관건이며, 씰 누유가 반복되면 허브를 통째로 분해해야 하는 대규모 정비로 이어집니다. 동일 회전수에서도 피치를 낮추면 추력이 줄어드는 원리를 이용해 예인선에서는 견인력을 점진적으로 조절하는 데 활용합니다.
주의할 점
가변피치프로펠러는 피치 조절 유압계통 고장시 추력 제어가 어려워질 수 있어 예비계통 점검이 중요하다.