점성저항 (Viscous Resistance)
쉽게 풀면
물속을 걸을 때 다리에 물이 끈적하게 달라붙어 걸음을 방해하는 느낌처럼, 배가 나아갈 때 물의 끈적한 성질(점성) 때문에 표면에 붙어 저항하는 힘입니다. 배 표면을 스치는 물의 마찰과, 배 뒤쪽에서 소용돌이치며 압력이 흐트러지는 것 두 가지가 합쳐진 것입니다.
왜 중요한가
선박 저항성능 예측 연구에서 점성저항은 전체 저항의 큰 비중을 차지하는 성분으로, 모형시험 결과를 실선으로 환산하는 프루드 상사법칙에서 마찰저항과 잔류저항을 분리해 다루는 이론적 근거가 됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
RANS 기반 CFD 해석을 통해 선미부 유동박리로 인한 점성압력저항 성분을 정량화한다.
이 문장은 마찰저항을 이론식으로 분리해 모형시험 결과를 실선 규모로 환산하는 표준적 저항해석 절차를 보여줍니다.
조금 더 깊게 보면
점성저항은 다시 평판 마찰저항과 선체 형상에 기인한 점성압력저항(형상저항)으로 나뉘며, 최근에는 전산유체역학(CFD)을 이용해 이 두 성분을 실험 없이 직접 계산하는 연구도 활발합니다. 점성저항은 다시 평판 마찰저항과 선체 형상에 기인한 점성압력저항(형상저항)으로 나뉘며, 최근에는 전산유체역학(CFD)을 이용해 이 두 성분을 실험 없이 직접 계산하는 연구도 활발하다. 프루드수가 높아질수록 조파저항 비중이 커지므로, 저속 대형 유조선에서는 점성저항이 전체 저항의 80~90%를 차지하지만 고속 컨테이너선이나 여객선에서는 비중이 상대적으로 작아진다. 또 모형은 레이놀즈수가 실선보다 두세 자릿수 작아 점성저항계수가 실선보다 크게 나오므로, 이를 보정하지 않으면 실선 저항이 과대평가된다.
주의할 점
점성저항은 레이놀즈수에 의존하므로 모형과 실선의 스케일 차이를 고려하지 않고 단순 비례식으로 환산하면 오차가 커질 수 있습니다.
점성저항은 레이놀즈수에 의존하므로 모형과 실선의 스케일 차이를 고려하지 않고 단순 비례식으로 환산하면 오차가 커질 수 있다. RANS 기반 CFD 해석은 선미부 유동박리로 인한 점성압력저항 성분까지 정량화할 수 있어 최근 실무 저항 예측에서 활용이 늘고 있다.