마찰저항 (Frictional Resistance)
쉽게 풀면
배 표면과 물이 스치면서 생기는 저항이다.
왜 중요한가
마찰저항은 저속 대형선에서 전체 저항의 대부분을 차지하므로, 공기윤활이나 저마찰 방오도료 같은 에너지 절감 기술은 거의 전부 이 성분을 줄이는 데 집중합니다. 실무에서는 예인수조시험 결과를 실선으로 환산할 때 마찰저항만 레이놀즈수에 따라 별도로 외삽하므로, 마찰저항 산식의 선택이 실선 동력 추정치를 좌우합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
ITTC-1957 상관선을 이용해 모형선과 실선의 마찰저항계수를 각각 산출하고 형상영향계수를 곱해 잉여저항을 분리한다.
이 문장은 마찰저항이 선형 설계뿐 아니라 선체 표면 관리 상태에 따라서도 변동할 수 있는 요소임을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
마찰저항은 침수 표면적과 속력 제곱에 비례한다는 단순한 그림 뒤에 선체조도와 생물부착으로 인한 증가분이 숨어 있어, 신조 시 매끄러운 선체와 몇 년 운항한 선체의 마찰저항은 크게 다릅니다. 또한 모형과 실선은 레이놀즈수가 수백 배 차이 나므로 마찰저항을 조파저항과 분리해 다루는 프루드 가정이 필요하며, 이 분리 자체가 근사이기 때문에 형상저항을 어떻게 배분하느냐에 따라 환산 결과가 달라집니다. 실선의 마찰저항계수는 모형선보다 낮게 나타나는데, 이는 레이놀즈수가 커질수록 경계층이 상대적으로 얇아지기 때문이며, 이 축척효과를 무시하고 모형 계수를 그대로 쓰면 실선 저항을 과대평가하게 된다. 신조 시 매끄러운 선체와 몇 년 운항해 생물부착과 조도가 늘어난 선체는 같은 선형이라도 마찰저항이 수 퍼센트에서 많게는 수십 퍼센트까지 차이가 날 수 있다.
주의할 점
마찰저항 추정에 사용하는 경험식은 매끈한 평판을 가정하므로 실제 선체의 부착생물이나 도장 상태에 따른 조도 영향을 별도로 보정해야 한다.
마찰저항 추정에 사용하는 경험식은 매끈한 평판을 가정하므로 실제 선체의 부착생물이나 도장 상태에 따른 조도 영향을 별도로 보정해야 한다. ITTC 1957 상관선처럼 널리 쓰이는 경험식도 특정 레이놀즈수 범위에서 검증된 식이므로 극단적으로 크거나 작은 선박에 적용할 때는 오차 가능성을 염두에 두어야 한다.