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위그선
위그선(WIG船, WIG craft)은 수면 위 5m 이내에서 뜬 상태로 최고 시속 550km까지 달릴 수 있는 초고속선이다. 지면효과를 이용한 해면 효과익선으로 1960년대 초부터 러시아가 군사 목적으로 개발을 시작한 새로운 개념의 해상 운송수단이다.
수면 위를 일정 높이로 떠서 운항함에도 불구하고 국제해사기구IMO(International Maritime Organization)와 국제 민간 항공 기구(ICAO, International Civil Aviation Organization)의 협약에 의해 선박으로 분류된다.
개요
'Wing In Ground(Effect Craft)'의 머리글자를 따 이름 붙여진 선박이다.
선박이라고는 하지만 반 비행기로서, 날개가 지면/수면에 가까워지면 양력(揚力·뜨는 힘)이 증가하는 지면효과(Ground Effect)를 이용해 수면 바로 위로 떠서 시속 수백 킬로미터로 저공 비행한다. 때문에 GEV(Ground Effect Vehicle)이라고 부르기도 한다. 영미권에서는 WIG나 GEV라는 명칭보다는 러시아어로 위그선을 뜻하는 단어인 '에크라노플란(Экраноплан, Ekranoplan)'을 가장 많이 쓰는 편이다.
이 배가 처음 개발된 것은 1960년대이지만, 1976년 미국의 스파이위성이 카스피해에서 시속 550km로 움직이는 괴물체를 발견하면서 처음으로 모습을 드러냈다. 이 괴물체는 뒤에 소련의 위그선으로 밝혀졌는데, 당시의 기술 수준으로 볼 때 배가 그렇게 빠른 속도로 달린다는 것은 불가능한 일이었기 때문에 서방세계에서는 이것을 '바다괴물'이라고 불렀다.
물 위를 빠른 속도로 치고 나가는 초고속 선박 기술과 수면에서 뜬 상태로 이동하는 항공 기술을 접목해 만든 첨단 선박으로, 배의 날개를 수면 가까이에 있게 하여 날개 밑의 공기가 갇히는 해면효과를 일으킴으로써 양력이 커지는 원리를 이용한 것이다. 일반 항공기나 선박과 비교할 때 수송 효율이 훨씬 높고 수륙양용으로 운행할 수도 있으며, 시속 100~550km의 빠른 속력을 낼 수 있어 일찍부터 차세대 해양 운송 수단으로 주목을 받았다.
군사용, 수송용 등 다목적으로 관심을 가지고 개발이 진행되고 있으며 소형 위그선은 개발되어 이미 상용화 단계에 있다. 하지만 효용성, 경제성을 높이기 위해서 대형 위그선 개발이 진행되고 있는 단계이다. 한국은 2001년 8월 한국해양연구원과 벤처기업인 인피니티기술이 공동으로 4인승 위그선인 갈매기호를 개발해 시운전을 성공했다. 이 위그선은 해면 2m 높이에서 시속 120㎞로 날아갈 수 있으며, 연료 소모량은 일반 모터보트의 50%도 되지 않는다. 또한 2011년 한국의 윙쉽중공업에서 세계 최초로 50인승의 위그선이 개발되어 발표되었다.
원리
지면효과의 경우 일반 비행기도 초저공 비행을 하면 양력이 추가로 발생하는 것을 알게 되어 그 원리가 밝혀졌다.
일단 양력이 발생하고 있는 날개에서 날개 위쪽의 압력은 낮고 아래쪽의 압력은 높은데, 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르려 한다. 그렇기 때문에 날개 끝에서 아래쪽의 공기가 위쪽으로 말려 올라가며 와류(vortex)가 형성된다. 그런데 지면 근처에서는 지면이 와류가 지나갈 자리를 막고있어 와류의 형성을 방해하게되고, 날개 끝 와류가 덜 발생하게 된다. 날개 끝 와류는 유도항력을 발생시키는데, 이 와류의 강도가 약해지면 항력이 덜 작용하게 되어 높은 효율을 가질 수 있다. 또한 지면효과에 의해 날개 아랫면에 더 높은 압력이 형성되기 때문에 더 큰 양력을 얻을 수 있어 높은 효율을 기대할 수 있다. 쉽게 말하자면 날개가 공기를 누르는데 아래에는 지면이 공기가 밀려나는걸 막으니 더 높은 압력이 형성되는 것이다.
위그선은 별도의 전자적인 제어 없이도 날개의 양력 방향과 꼬리날개가 만드는 힘등이 서로 균형을 이루어 고도안정성, 즉 돌풍이나 기타 외부 요인에 의해 고도가 잘 바뀌지 않는 특성을 중시하여 설계한다. 그래서 날개 단면 형상 등이 일반 비행기의 그것과는 약간 달리 안정성을 상당히 중시한 설계다.
분류
위그선은 비행기를 닮은 모양이고, 날아다닌다는 점 때문에 비행기인지 배인지 논란이 많았지만 1990년대 후반 국제해사기구(IMO)에 의해 선박으로 분류됐다. 국제해사기구는 바다에서 고도 150m 이하로 움직이는 기기를 모두 선박으로 분류하고 있는데, 오히려 이 기준 때문에 위그선에 대한 분류가 쉽지 않다. 가령 에크라노플란 같은 구소련의 괴물 위그선들은 위급하다 생각되면 최대 2㎞까지 상승 가능했기 때문이다.
이 때문에 다음과 같이 위그선을 분류하기도 한다.
- Class A : 지면효과를 벗어나는 고도만큼 상승 불가
- Class B : 필요시 고도 150m 까지 상승 가능
- Class C : 고도 150m 이상으로도 상승 가능
Class A는 다른 배들의 이동이 거의 없고, 정기적인 항로만 다니는 소형 위그선에나 쓸 수 있다. 보통은 Class B로 만드는데, 전방에 선박이나 섬이 나타나면 그대로 점프해서 넘어갈 수 있기 때문. 위그선은 워낙 속도가 빠르다보니 방향을 바꾸어 피해가는 것 보단 이편이 낫다. Class C는 고도 150m 이상으로 날다보니 이 때부터는 항공법의 영역이 된다. 보통 Class C쯤 되면 위그선과 비행정의 중간 적인 형태가 된다.
위그선은 전통적인 선박과는 달리 수상비행기와 같은 외형과 구조를 가지고 있어서 일반적인 선박 운항 면허로 조종할 수 있는 것도 아니고 항공기 면허 획득에 가까운 훈련과 지원체계가 마련되지 않으면 운항하기도 어렵다. 실제로, 수면비행선박조종사 면허는 해기사 면허로 분류되지만, 기존의 항해사나 운항사가 취득하려면 반드시 별도로 경량 이상 항공기 조종면허를 취득하여야 한다.
장·단점
프로펠러 수송기급의 빠른 속도를 낼 수 있다. 시속 수백 킬로미터 이상. 게다가 지면효과 때문에 수송기보다 월등한 연비를 자랑하며, 크고 복잡하고 돈이 많이 드는 공항 대신 저비용의 항구같은 계류시설을 이용할 수 있어 운용비용이 더 낮다. 열차처럼 철도 등의 기반 시설을 만들 필요가 없이 기존 비행기보다 많은 화물을 싣고 배보다 빠르게 날아갈 수 있는 것.
이런 장점보다 단점이 더 커서 실제로는 거의 쓰이지 않았다. 위그선의 개념이 오래전에 나온데다 제조가 고공용 비행기만큼 어려운게 아님에도 불구하고 여태까지 상용화되지 않은 것에는 다 이유가 있는 것.
일단 기존의 선박에 비해 악천후에 무지 약하다. 일단 비행하니까 기상의 영향을 더 받고, 고속으로 바다 위 몇 미터 정도의 저공을 비행하므로 운행 중 파도에 접촉하면 균형을 잃고 수면에 부딪히거나 할 위험성이 크다.[5] 혹은 엔진에 물이 들어가버리거나 하는 사고가 날 수도 있다.
먼 바다로 나가면 파도가 십여 미터쯤 치는 악천후는 그리 드문 편은 아니라 어지간하면 잔잔한 호수나 내해에서 밖에 운용할 수 없는 것이다. 지형이 아주 평평하다면 땅 위에서도 비행이 가능하기는 하다. 소형이라도 위그선은 안전문제때문에 강에서 운행을 할 수 없다.
때문에 조종시 피로감도 심하다. 파도치는 바다 바로 위를 정확히 안전하게 날아야 하는 것은 파일럿에게도 큰 부담이다. 또한 같은 이유에서 급선회도 힘들다. 흔히 비행기가 선회하는 것처럼 기체를 기울이면 기울어진 쪽 날개가 바다에 처박혀버리기 때문.
아이러니하게도 크기를 키우면 이 문제는 해결된다. 지면효과는 날개가 커질수록 효과가 좋아지고 따라서 순항고도를 높일 수 있으며 파도가 높아도 운용하기 용이하기 때문이다. 그래서 실제 실용화된 수송용 군사용 위그선들은 대부분 보잉 747보다도 더 큰 괴물들이지만, 아무래도 효용성에는 문제가 있다.
안전상의 문제들 때문에 월등한 연비와 운행스케줄상의 자유로움[6]에도 불구하고 결국은 항공기에 육박할 정도로 운영비용이 들 것으로 예상된다. 주요 선진국[7]에서도 이런 형태의 선박은 효용성이 낮다고 보아 물류나 여객수요는 컨테이너쉽(대량수송)이나 항공운송(최대편의)으로 제공한다.
개발 현황
1930년 핀란드의 기술자 카아리오(Kaario)에 의해 처음으로 만들어졌고, 독일을 비롯하여 구 소련과 미국이 1960년대 중반부터 1천t 이상의 무게에 4백 노트까지 낼 수 있는 WIG 개발을 하였다.
러시아
소련은 1960년대부터 군사목적으로 위그선을 개발하였으며, 1976년에 미국 첩보위성이 카스피해에서 시속 550km으로 저고도 비행하는 물체를 포착함으로써 처음 알려졌다. 선박은 시속 90 km 이상 속도를 낼 수 없기 때문에, 당시 미국의 전문가들은 Sea Monster라고 명명했다. 이는 소련이 개발한 배수량 550톤, 최고시속 550km의 위그선이었다. 그 후 경제성이 없다는 이유로 개발이 보류되었다.
미국
펠리컨 프로젝트(Pelican Project)를 진행 중이다. 대형 군사용 위그선 개발 사업이다.
= 대한민국
한국에서는 1993년 러시아에서 기술을 도입, 이후 2010년 상용화를 목적으로 개발이 진행되어 왔다. 지난 수년동안 상용화된 위그선을 볼 수 있을 것이라는 기사들이 등장해 왔지만 아직까지는 시험선 수준에서 머물고 있다.
사실 이 사업도 돈이 무지하게 드는지라 (당연히 낮게 나는 수상비행기하고 차이가 거의 없으므로) 설계도는 있어도 정작 물건이 안 만들어지는 비운의 역사였다.
2009년에는 경인운하 아라뱃길에 위그선을 띄워 서울과 인천 사이를 운항한다는 계획을 추진 중이라는 보도가 나왔다. 그러나 역시 안전성 담보가 미진한데다 비용은 많이 들고 수요도 확실치 않아, 수로 개척에 적극적인 정권이었음에도 취항은 불발. 경인운하 자체가 물동량도 여객수요도 폭망이기에, 여객용 유람선도 타산이 안 맞고 화물 유치도 부진한 마당에 상대적으로 고비용인 위그선이 수지타산이 맞을리 만무하다.
2012년 7월에는 시험 운항 중이던 위그선이 추락해서 탑승자 4명 중 1명이 사망, 3명이 중경상을 입는 사고도 있었다.
2017년에 상용화 예정인 위그선들이 대한민국에서 속속 공개되기도 했다. 어디까지나 '예정' 이라는 표현에서 보듯이 어떤 것도 정식으로 상용화되지는 못했다.
2020년 3월 31일 경남 사천에 본사가 있는 아론비행선박산업(주)이 개발한 8인승 위그선 'M80'이 한국선급으로부터 국내 최초로 수면비행선박(위그선) 선급증서를 발급받았다고 밝혔다. 기사 이는 세계 최초의 상용화 위그선이기도 하다. 2021년 하반기에 포항 - 울릉 노선에 투입할 계획인 것으로 알려졌다.
M80과 더불어 아론에서 개발 중인 군사용 위그선 'MK80'은 한국 해군도 운용 검토 중에 있는데, 이를 두고 '위그선이 굳이 군에 필요한가?'라는 주제로 밀리터리 커뮤니티에서 토론이 벌어지기도 한다. 한편 해난구조용으로 적합하다는 점엔 이견이 없어서 오히려 해군보단 해경이 적극적으로 도입해야 한다는 의견이 나오기도 한다.
중국
중국 상하이 퉁지대학 연구팀은 물 위를 50cm 떠서 달리는 시속 300km 속도의 적재량 4t급 위그선을 개발했다고 중국 관영 영자지 차이나데일리가 2007년 7월 11일 보도했다. 부팀장인 쉬정위 부교수는 국경순찰 및 군사용으로 사용될 수 있을 것이라고 말했다.
동영상
- 70밀리 유도로켓을 장착하고 공기부양정 등을 격파하는 군사용 비행선박 아론 MK80
참고자료
같이 보기
