인하대, Coanda 효과 활용한 차세대 프로펠러 개발

미래 친환경 선박 추진 장치로 기대

(왼쪽부터) 인하대 백광준 조선해양공학과 교수와 이준희 박사과정 학생/제공=인하대

인하대학교는 백광준 조선해양공학과 교수와 이준희 박사과정 학생이 최근 Coanda 효과를 적용한 차세대 친환경 프로펠러 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

Coanda 효과는 공기나 물 같은 흐르는 물질인 유체가 곡면을 따라 흐르려는 성질을 말한다. 이번 연구에선 Coanda 효과를 활용한 새로운 형태의 프로펠러를 설계했다. Coanda 효과를 적용한 프로펠러는 저회전 조건에서도 추가적인 양력을 생성해 추진력을 유지하며, 회전 토크 감소를 통해 전력 사용 효율을 극대화하는 것이 특징이다.

또한 기존 에너지 절감장치(ESD)의 복잡한 구조적 한계를 극복할 수 있다.

연구진은 개발한 프로펠러를 대상으로 자항 추진(Self-propulsion) 조건에서의 성능을 수치적으로 분석했다. 실제 선박처럼 스스로 앞으로 나아가는 조건에서 성능을 측정한 것이다.

연구는 6500t급 유조선을 대상으로 진행됐다. 시간에 따라 변하는 복잡한 유체 흐름을 분석할 수 있는 시뮬레이션 기법인 URANS 기반의 CFD 해석을 통해 기존 프로펠러 대비 약 7.8%의 추진 동력 절감 효과가 있는 것으로 확인했다.

특히, 일반적인 균일 유동 조건이 아닌 실제 선박 환경을 반영해 평가했기 때문에 기술의 실효성과 실용성을 검증했다. 이번에 개발한 프로펠러는 설계와 설치의 실용성까지 확보했다. 축계가 필요하지 않은 혁신적인 추진 시스템으로 미래 선박 설계의 패러다임 변화를 이끌 것으로 기대된다.

해당 기술은 ▲추진 효율 향상 ▲연료 소비 절감 ▲공동현상(cavitation) 억제 등의 효과를 동시에 제공할 수 있어 차세대 친환경 선박 추진 기술이 될 수 있다는 학계 평을 받고 있다.

연구 결과가 담긴 'Coanda 효과 기반 추진 시스템의 자항 성능에 대한 수치적 연구'(A Numerical Study for the Self-Propulsion Performance of a Propulsion System Using the Coanda Effect) 제목의 논문은 국제 저명 학술지 Journal of Marine Science and Engineering에 최근 표지 논문으로 선정됐다.

백광준 인하대 조선해양공학과 교수는 "국제 환경 규제에 대응하고 지속 가능한 해양 산업 발전에 기여할 수 있는 기술을 연구하게 돼 뜻깊다"며 "앞으로 실선 시험과 산업적 적용을 위한 후속 연구를 진행할 것"이라고 말했다. 인천=주관철 기자 orca2424002@