선체효율 (Hull efficiency)

한 줄 정의: 추력감소율과 반류계수로 정의되는, 선체가 추진에 기여하는 정도의 지표입니다.

쉽게 풀면

프로펠러가 선체 뒤에 달리면 두 가지 일이 동시에 벌어집니다. 하나는 프로펠러가 물을 빨아들여 선미 압력을 낮추는 바람에 저항이 늘어나는 것이고, 다른 하나는 선체가 끌고 가는 느린 물속에서 프로펠러가 돌기 때문에 상대 속도가 줄어 일이 쉬워지는 것입니다. 이 두 효과를 묶어 하나의 비율로 나타낸 값이 선체효율입니다.

왜 중요한가

선체효율은 준추진효율을 구성하는 세 요소 중 선형 설계로 직접 개선할 수 있는 부분입니다. 선미 형상을 바꿔 반류를 키우거나 추력 감소를 줄이면 같은 프로펠러로도 연료를 덜 쓸 수 있어, 에너지 절감 장치 연구에서 핵심 평가 지표로 쓰입니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"선미 웨이크 개선 장치 부착 후 선체효율은 1.08에서 1.13으로 증가하였다."

조금 더 깊게 보면

정의상 선체효율은 추력감소율을 뺀 값을 반류계수를 뺀 값으로 나눈 형태이며, 비대선처럼 반류계수가 큰 선박에서는 1을 상당히 넘는 값이 나옵니다. 값이 1보다 크다고 해서 에너지가 만들어지는 것이 아니라, 선체가 이미 물에 준 운동에너지를 프로펠러가 일부 회수한다는 의미로 해석해야 합니다. 웨이크이퀄라이징덕트나 예선회스테이터 같은 장치는 이 항을 개선하려는 대표적인 시도입니다.

주의할 점

선체효율이 높다고 전체 추진 성능이 좋은 것은 아니며, 반류가 커지면 프로펠러효율이 떨어지는 반대 효과가 함께 일어납니다. 준추진효율이 전체 결과를 뜻하는 것과 달리, 선체효율은 그 일부 성분일 뿐입니다.