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돛단배
돛단배는 돛을 단 배를 말한다. 돛에 닿는 바람의 힘으로 배가 움직인다.
그런데 한국어에서는 때로 범선(帆船, sailing ship)이라는 단어를 돛단배와 혼용해서 사용하기도 한다. 돛단배는 말그대로 돛을 단 배를 의미하므로 노가 있어도 돛만 있으면 돛단배라고 부를 수 있다. 사전에서도 범선을 돛단배로 기술한 경우도 자주 있으므로 한국어에서 노를 갖춘 배도 범선이라고 부른다 해도 완전히 틀렸다고는 할 수 없다. 범선이라는 말은 조선시대에도 돛단배를 한자어로 부르던 말이니 틀린 건 아니다.
다만 현대에는 범선이라면 보통 서양식 범선을 말하는 경우가 대부분이라 해양사 관련 서적이나 요트 등을 전문적으로 다루는 경우에는 서양식의 Sailing Ship만을 범선으로 부르는 경우가 흔하다. 이런 경우 한선 같은 경우는 범선이라고 하기보다는 그냥 한선이라고 따로 부른다.
범선
범선(帆船)의 기본적인 정의는 선체 위에 세운 돛에 바람을 받게 하여 그 풍력을 이용하여 진행하는 배를 의미한다.
기원전 4천 년경 고대 이집트에서 범선의 그림이 남아 있다. 큰 배는 아주 오래전부터 풍력을 동력으로 사용해 왔다. 하지만 항해기술이 발달하지 못한 고대에는 바람만으로 항해하는 데에는 무리가 있어 노와 돛을 함께 사용하는 갤리선을 사용했는데, 범선은 오직 바람의 힘만으로 움직이는 배로 갤리선과는 차이가 있다. 때문에 원칙적으로 범선은 바람만을 동력으로 쓰는 배를 가리키는 말로 노를 동원하는 갤리선과 구별되기 위해 나온 단어이다. 다만 기범선처럼 모터를 갖춘 배도 엄밀히 말하면 범선이라고 할 수 없으나, 이 경우는 예외적으로 범선의 한 분류로 보기도 한다.
물론 노를 젓는 것으로도 배는 가지 않느냐는 의문을 제시할 수도 있지만, 노라는 것은 어디까지나 일종의 보조엔진의 개념으로 기본적으로 노를 젓는다는 건 상상 이상의 중노동이라 제아무리 숙련된 노꾼이라고 하더라도 몇시간 정도가 한계다. 때문에 본격적인 장거리 항해의 동력원으로는 결국 바람을 이용한 돛이 주력이 될 수밖에 없었다.
역사
위에서 언급된 것처럼 기선들이 등장하기 전까지는 그야말로 바다를 지배하는 선박들로서 동서고금 할 것 없이 활약하였다.
그리스 로마 시대의 경우 사각돛을 단 갤리선이 주력이었다. 사각돛 배는 순풍과 측풍에서 속도를 낼 수 있었으나 역풍이 되면 오히려 역방향으로 떠밀려 갈 위험까지 생긴다. 물론 사각돛이 역풍에 무조건 떠밀리는 건 아니었고, 대처법은 있었다. 바로 돛을 역풍에 수직 형태로 돌리는 것이다. 당연히 다루기 어렵긴 하지만 어쨌든 전진이 가능했다. 하지만 대개는 역풍에는 돛을 접고 노를 이용해서 배를 움직여야 했다.
특히 그리스, 로마, 카르타고 등의 해양강국이 활동하던 주무대인 지중해는 기본적으로 내해에 가까운지라 바람의 방향이 변덕스러워 이런 사각돛 배는 경쟁력이 떨어졌고, 그래서 새로 나온 것이 라틴 돛, 즉 삼각돛 배인 드로몬이었다. 이런 삼각돛 배는 역풍에서도 지그재그로 나갈 수 있었기 때문에 사각돛 배에 비해서 훨씬 안정적인 항해가 가능했으나, 순풍에서 사각돛 배만 한 속도가 나오지 않는 단점도 있었다.
그렇기에 나온 변화가 이 삼각돛과 사각돛을 복합적으로 활용하는 복합돛이 개발되었고 이런 배의 대표격으로는 카락을 들 수 있을 것이다.
또 하나의 주목할 만한 변화로는 지중해의 지배자였던 갤리선류가 서서히 밀려나기 시작했다는 것이다. 갤리선은 노라는 보조엔진이 존재함으로써 시일을 맞추는 데 비교적 유리했지만, 범선에 비해서 필요 인원이 너무 많이 요구되고 순수 범선에 비해서 화물의 최대 적재량에서 경쟁력이 떨어져 상선이란 측면에서는 경쟁력을 서서히 잃어가고 있었기 때문에 갤리선은 주로 전투선으로 전환되었다. 그러나 엎친 데 덮친 격으로 항해술의 발달(나침반 등의 도입)로 인해 콜럼버스의 신대륙 개척과 같이 신항로가 개척되면서, 이제 서구사회의 활동무대가 지중해에서 대서양으로 서서히 옮겨져 갔고, 화포가 등장하면서 전투선의 역할을 하던 갤리선도 그 수명을 다 하게 된다.
곧 대항해시대가 열리면서 좀 더 본격적으로 조선 기술이 발달하고 따라서 범선도 발달하며, 앞서 언급된 카락, 갤리온 같은 신형 범선이 계속해서 등장하게 된다. 이후 쉽이나 바크, 클리퍼, 스쿠너 같은 여러 신형 범선이 등장하지만 이는 산업혁명과 함께 증기기관을 동력으로 하는 함선이 등장하면서 서서히 경쟁력을 잃는데, 초기 등장한 증기선이 범선보다 엄청 빠른 것은 아니었으나 바람에 의존하는 범선에 비해서 증기선은 사고만 나지 않으면 정확히 날짜를 지킬 수 있다는 경쟁력이 있었기에 순수 범선은 서서히 몰락하고 기범선 같은 중간단계로 넘어가게 된다. 범선은 살아남기 위해 배의 폭을 좁혀 물의 저항을 최소화하고 돛을 많이 달아 속도를 높여 기선에 마지막까지 저항했는데, 이것이 바로 19세기까지 등장한 클리퍼 선박이다.
그렇다고 하더라도 19세기 초기까지는 클리퍼의 정점이라 할 수 있는 윈드재머라는 최후의 실용범선으로 그 명맥을 유지하면서 시대에 저항하였으나, 수에즈 운하가 개통되면서 유럽발 주류 항해 노선 대부분이 엄청나게 짧아져 버렸다. 이러한 단거리 노선에서는 연료(석탄) 보급이 필요없다는 범선의 장점은 전혀 부각되지 않는 고로, 대부분의 운송회사에서는 바람과 상관없이 정시에 도착할 수 있는 기선을 채택하기 시작했다. 범선도 운하를 통과하면 되지 않겠냐고 할 수 있지만, 범선은 운하를 통과할 수 없다는 점이 결정타였다. 아무런 장애물이 없어 평소에도 강한 바람이 부는 해상과 달리, 운하는 육상 위에 있기 때문에 배를 끌만한 충분한 풍속이 잘 나오지 않는다. 또한 역풍에서는 삼각돛 범선이라도 지그재그로 움직여야 하는데, 운하는 일직선으로 좁게 뚫려있기 때문에 범선이 운하에서 역풍을 만나면 그대로 멈추거나 심지어는 좌초될 위험이 있었다. 반면 기선은 바람의 영향 없이 증기기관 동력만으로도 움직일 수 있었으므로 운하를 이용할 수 있었다. 수에즈 운하 개통 당시에는 돛과 증기기관을 같이 달은 기범선이라는 범선과 기선의 중간 형태의 선박이 있었는데, 수에즈 운하를 통과할 때는 돛은 접고 증기기관만으로 운하를 통과했다.
기선의 수요가 늘어남에 따라 기술적 완성도도 더욱 올라가 스크류가 개발되고 증기터빈이나 디젤 엔진 등이 도입되어 이제 범선으로는 상대할 수 없을 정도로 배의 규모, 속도 격차가 벌어진다.
결국 현대에 이르어서는 요트 같은 취미와 레저용 배나 아주 소형이 아니면 순수 실용 범선은 사실상 존재하지 않게 되었다. 현재 존재하는 범선들은 순수 범선이 아닌 거의 다 스크류를 단 기범선이다. 다만, 몇몇 나라 해군에서 의장용 내지는 훈련용으로 범선을 1~2척 정도 운용하고 있다. 기계나 전자식 장비는 전혀 사용하지 않고 해류와 풍력, 그리고 승무원들의 협력에 의해서 배를 움직여야 하기에 바다의 특성을 익힐 수 있다나 게다가 역사와 전통이 있어 보이는 효과도 존재한다.
비록 범선은 몰락했지만 기술은 남아서 2010년대 초 고유가로 인해 석유 가격이 WTI 기준 배럴당 110달러를 넘나들고 화물선이 이산화탄소 발생의 주범으로 지목받으면서 현대 선박에 돛을 달려는 시도가 있었다. 화물선에 돛을 달 경우 태양전지판과 연계하여 연료 소비를 20퍼센트 절약할 수 있다고 한다. 다만 이후 지속적인 유가하락으로 이 이야기는 흐지부지 되었다.
범선 항해에 대해 자세히 묘사된 소설로는 패트릭 오브라이언의 오브리-머투린 시리즈와 C.S. 포레스터의 혼블로워 시리즈를 대표적으로 꼽을 수 있다.
한국에는 기존엔 코리아나호라는 기범선 한 대뿐이었지만, ㈜일신하이텍에서 바크형 기범선을 수입해와서 누리마루호라는 이름하에 여객선으로서 취항하고 있다. 다만 안전상의 문제로 인해 돛은 전혀 사용하지 않고 오직 엔진만으로 항해하여 아쉬움이 있다.
이외에 기범선으로는 한국해양유물전시관에서 한선 복원 및 해안지역 축제에서 관광객들의 체험활동의 일환으로 몇 차례 한선식 기범선을 만들고, 관련 설계/제작/연구결과가 실린 서적을 발간한 적이 있다.
원리
순풍의 경우 돛이 바람을 받고 그 바람이 밀어내는 힘을 이용하여 범선이 전진한다. 순풍과 선박의 진행방향이 약간 틀어졌더라도 배의 수평방향으로 닿는 힘은 물과의 마찰에 의해 상쇄되어 원하는 진행방향으로 전진할 수 있다. 사각돛(스퀘어 세일)이 순풍항해에 적합한 돛의 형태이다. 이를 바람이 밀어내는 힘에 의한 반작용으로 보는 경우가 있는데, 엄밀히는 틀린 표현이며 정확히는 바람과 돛 사이의 비탄성 충돌이라고 말할 수 있다.
역풍의 경우 한쪽 방향으로 부푼 돛이 베르누이 정리에 의해 돛 좌우간 기압차를 발생시키고 이 기압차가 추진력을 만들면서 범선이 전진할 수 있게 한다. 이 원리는 비행기가 공중으로 떠오르는 원리와 동일하다. 바람을 받아 한쪽 방향으로 부푼 돛이, 비행기의 날개처럼 기압의 차이를 발생시키며 압력이 낮은 방향으로 움직이려는 힘을 발생시키는 것이 범선의 추진 원리이다. 즉 돛은 비행기의 날개를 수직으로 꽂아놓은 것과 같다. 실제로 날개돛(윙세일)이라는, 비행기 날개 형태의 돛이 달린 범선도 있다. 삼각돛(라틴 세일)이 역풍항해에 적합한 돛의 형태이다.
다만 역풍을 이용하더라도 배에서 정면 좌우 45도 각도 내에서 바람이 불 경우에는 전진이 불가능하다. 왜냐면 역풍과 배의 각도가 45도 이내일 경우 돛을 수직으로 세워도 돛을 이용한 기압차를 전진하는 방향으로 만들 수 없어 범선이 바람에 떠밀리기 때문이다. 따라서 역풍이더라도 정면으로 부는 역풍에는 맞설 수 없고 지그재그로 배를 움직여서 항해하는 것이 최선의 방법이다. 다만 이것도 배가 대형이면 선회력이 좋지 않기 때문에 과거 범선들이 원양항해를 할 경우에는 가능하면 역풍지대 자체를 피해가는 것이 더 현실적인 방법이었다.
요트같은 현대 범선에는 돛을 하나만 달기 때문에 자유자재로 움직이기 위해 삼각돛을 설치하지만, 대항해시대 시절 원양항해를 하던 범선들은 사각돛을 위주로 삼각돛을 보조돛으로 달아놓거나 사각돛과 삼각돛을 모두 쓴 복합돛을 썼다. 바람의 힘을 모두 받는다고 가정했을 때 순풍이 역풍보다 가속도와 최대 속도가 더 빠르며, 선박들의 항해 경로 또한 주로 무역풍과 편서풍을 이용한 순풍항해였고 역풍항해는 불가피한 상황에서 이용하는 정도였다.
바람이 어떻든 결과적으로 에너지 보존 법칙을 벗어나지 않는다. 베르누이 정리 또한 없는 에너지를 만들어낸 것이 아니라 결과적으로 풍력 에너지가 선박의 추진력으로 치환되는 것이다. 돛이 하나인 사각돛의 경우라면 순풍에서 바람을 완전히 막아서 추진력을 얻는 것이 역풍에서 바람을 비스듬히 흘려보내서 얻는 추진력보다 더 강하다. 하지만 삼각돛의 경우 돛 특성상 순풍에서는 바람을 완전히 막을 수 없으면서도 베르누이 정리를 이용한 추진력은 전혀 얻을 수 없기에 순풍보다는 측풍에 더 강한 면모를 보인다.
뒤에서 정면으로 부는 순풍의 경우 돛이 여러 개 달린 범선이더라도 맨 뒤에 있는 돛만 바람을 집중적으로 받기 때문에 돌풍이라도 불면 돛이 찢어지거나 심지어 돛대가 부러질 위험까지 있었다. 이 때문에 최후미 돛은 큰 삼각돛 하나만 달거나 사각돛을 달더라도 규모를 조금 작게 설계하여 돌풍 피해를 방지하고자 했다. 이러한 요소 때문에 정방향 순풍이 아닌 뒤에서 비스듬하게 밀어주는 순방향 측풍을 이상적인 풍향으로 보았다. 모든 돛에 바람이 닿으면서도 바람을 완전히 막지 않고 어느 정도 흘려보내기에 돌풍에 저항성을 가지며 순풍과 역풍의 추진력을 모두 얻을 수 있었기 때문이다.
이렇게 돛이 발생시키는 추진력을 방향타(러더)를 이용해 전진 방향을 잡아준다. 매우 정밀한 조종이 가능하며, 풍향과 풍속이 최적일 경우 추진력 또한 현대식 선박에 뒤지지 않는다.
종류
- 갤리: 고대 ~ 신항로 개척 시대 초기에 쓰인 지중해에서 운행되던 전투선
- 코그: 북해에서 많이 쓰인 범선으로서 군함으로 변환이 쉽다
- 라운드 십: 라운드 상선이란 '둥근 배' 란 의미로, 남방계 배를 대표할 만하다. 주로 13세기에서 14세기경에 지중해 항해용으로 이용되었다.
- 캐러벨: 3본 마스트, 라틴 세일 세 장을 갖춘 범선으로, 지중해에서 14세기에서 15세기경에 주로 쓰였다.
- 캐랙: 코그·라운드 상선·캐라벨 등의 장점을 결집한 배로, 3개의 메인마스트 세 개·돛 여섯 개를 탑재한 대형 범선으로서 스페인을 위시해 유럽에서 15세기에서 16세기간에 쓰였다. 여러 범선이 이 범선에 기초하여 제작됐다.
- 나오: 캐랙과 유사
- 갈레아스
- 갤리온: 메인마스트 세 개, 돛 일곱 개를 탑재한 대형 범선으로 스페인을 위시한 유럽에서 16세기에서 17세기간에 쓰였다.
- 전열함
- 바크
- 프리깃
- 슬루프: 기둥 한 개나 두 개에 삼각돛을 달아 항해하는 범선 일종이다.
- 콜벳함: 17세기 프랑스에서 처음 건조한 함종의 명칭이다.
- 브리간틴: 쌍돛대의 서양식 중형 범선으로 앞에는 가로돛, 뒤에는 세로돛을 단다.
- 커터: 슬루프와 비슷한 형태이나 사다리꼴 모양으로 된 주요한 돛을 이용한다.
- 케치: 메인마스트와 미즌마스트 기둥 두 개를 이용해 돛을 달아 항해하는 범선이다.
- 예일: 메인마스트에 삼각돛 두 장을 달고 후미에 소형 미즌마스트를 둔 범선이다.
- 클리퍼: 메인마스트 여러 개를 탑재한 대형 범선으로 19세기에 쓰였다.
참고자료
같이 보기
