보트와 보트에 맞는 엔진의 선택

[일타이피(이정순)부산]

글머리에 항상 올리는 말씀이 되어 버렸는데 여간 조심스럽습니다.
회원님들께서 어느 보트와 선외기의 조합에 대해, 그리고 최상의 선외기 성능에 대해
궁금해 하시는데 제대로 대답 해 주시는 이가 없습니다.
일단 운을 띄우면 각 회원의 지식 보따리를 풀어 놓을 수 있을 텐데...

저도 한번 당해봤던 일인데, 힘들여 개발새발 글을 올려놓으면 지나치게 비판적인 댓글로
글 올린이의 기를 꺽어 버리는 경우가 있었어요.(anti-ventilation plate에 대해선가)
어느 회원의 손끝에서 게시판에 씌어진 글이 군에서 말하는 FM(field manual)이나 TM(technical manual)처럼
절대적인 정의가 될 수 없습니다.
일단 서두를 꺼내 놓으면 댓글이나 다시 올리는 글로서 완성 해 나가야 한다고 생각 합니다.
서로 예민한 부분은 피해 가면서...

제가 사용하는 보트는 도하츠18마력을 올려서 사용 하고 있습니다.
이 보트에 이 엔진을 올려 사용하는 것은 계산하에 의도적으로 이루어 진 것은 절대 아닙니다.
민코타에서 5마력으로 9.8로 9.8에서 15마력으로 급기야 18마력으로 최종 결정 했던것은
바꾸는 과정마다 이중투자로 총알낭비가 되는게 너무 억울해서입니다.
18마력으로 구입하면 배가 어느 모델로 바뀌어도 그냥 올릴 수 있을 것 같아서 였답니다.
어이없죠, 그러나 대부분의 회원님들 선택도 이와 크게 다르지 않으리라고 짐작 됩니다.

엔진에 대해 잠간 얘기 하겠습니다.
엔진의 종류는 많습니다. 그러나 우리가 주로 쓰는 엔진은 가솔린엔진으로 2사이클과
4사이클엔진을 사용 합니다.(4사이클에 대한 내용은 생략합니다)
그 중에 우리가 이용하는 카탑은 저마력엔진으로 2사이클엔진이 주로 사용됩니다
같은 연료를 사용하고 있지만 그 구조는 많이 다르고 특히 엔진오일의 사용 형태에서 다릅니다.
흡기와 배기밸브가 없고 피스톤의 움직임에 따라 4가지의 행정(흡입, 압축, 폭발, 배기)
이 이루어집니다.
2사이클이란 위에서 말한 4가지의 행정이 2번의 행정으로 이루어짐으로 붙여진 이름입니다.
피스톤이 가장 아래로 위치 할 때 하사점, 가장 위에 위치 해 있을 때 상사점이라고 합니다.
피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동 할 때 흡입과 압축 2가지의 행정이 동시에 이루어 집니다.
그리고 상사점에서 하사점으로 내려 올 때 폭발과 배기라는 과정이 동시에이루어 지지요.
다시 말해 올라갈 때 흡입 압축, 내려올 때 폴발 배기. 이렇게 2사이클입니다
올라가고 내려오는 과정이 한 사이클 임으로 크랭크축(드라이빙샤프트)이 1회전 할 때 즉
360도 회전 할 때 1번의 폭발이 일어납니다. 2번의 회전에서 1번의 폭발이 일어나는
4사이클엔진에 비해 순발력이 좋고, 같은 배기량에서 4사이클 보다 큰 힘을 낼 수 있는 장점이 있죠.
그러나 흡배기 밸브가 있어서 확실한 구간 작동을 하는 4사이클에 비해 연비가 떨어 진다는
단점은 어쩔 수 없습니다.

저마력이지만 2기통으로 제작 한 것은 원활하고 부드러운 회전운동을 만들어 내기 위해서 입니다.
각 실린더가 동시에 폭발하지 않지요. 180도의 간격을 두고 교차 폭발 합니다.
1기통엔진이 360도 회전에서 1번의 폭발이 일어난다면 2기통엔진은
180도 회전에서 1번의 폭발이 일어납니다.(즉 1회전에 2번의 폭발행정)
예를 들어보면 4기통은 크랭크축 90도 회전 마다 1번의 폭발이 이루어집니다.(1회전에 4번의 폭발)
2사이클로서 가장 무난하다는 6기동의 경우 60도 회전마다 1번의 폭발 행정이 있게 됩니다.
(2사이클 6기통은 듸젤엔진으로 초대형엔진입니다)
결국 기통수가 많으면 360도 회전중에 더 자주 폭발이 일어남으로 부드러운 회전이
일어납니다. 1기통 또는 우리엔진처럼 2기통의 경우 당연히 거친 회전에 진동 또한 많겠죠.
이점을 상쇄하기 위해 엔진 상부에 무거운 플라이휠을 얹저 놓은 것입니다.
플라이휠의 무게로 단속적인 폭발로 인한 거친 회전을 잡아 줍니다.
경운기는 1기통엔진으로서 크고 무거운 플라이휠을 가지고 있는 이유지요.
이상이 우리가 이용하는 2사이클 2기통엔진입니다.

우리가 사용하는 선외기에 대해 미흡 하지만 간단한 설명을 했습니다.
각 종류의 선외기는 후면에 표시된 스티커의 마력수를 가지고 운행 합니다.
그리고 엔진별로 고유의 회전수를 가지고 있습니다.
메이커별로 다른 회전수를 가지고 있지만 그 마력수는 다르지 않습니다.
혹 회전수가 2배가 된다 해도 2배로 큰 마력수를 갖고있지 않은 것입니다.(설명 생략)

제가 보유한 18마력엔진의 회전수는 (메뉴얼에서) 아래와 같습니다.

부하상태(클러치 전후진) 아이들링시 800rpm
무부하상태(클러치 중립) 아이들링시 950rpm

운항시 풀드로틀에서 5,200 ~ 5,800rpm입니다.

엔진의 회전 즉 드라이빙샤프트의 회전을 프로펠러의 회전으로 그대로 사용 할 수 없습니다.
지랫대의 원리를 이용 프로펠러의 회전수는 기어박스의 감속 기어비에 따라 감속 됩니다.

도하츠18마력엔진은 대강 측정결과 드라이빙 샤프트 690도 회전에 프로펠라 360도
회전합니다. 즉 1.9 : 1 의 감속비를 가지고 있더군요(엔진 1.9바퀴 회전에 프로펠라 1바퀴)

다음은 프로펠러입니다.
프로펠러의 종류는 엄청 많습니다만 지식도 짧고, 일일이 설명 해 올릴 수 없습니다.
각 엔진에는 엔진과 배의 조건에 맞는 규격의 프로펠러를 장착해야합니다.
프로펠러의 규격은 프로펠러의 지름과 각각 블레이드의 휘어진 각도로 규정되어있습니다.
도하츠 18마력엔진의 프로펠라 기본규격은 9.25 × 9입니다.
프로펠라가 회전하면서 그리는 원의 지름 9.25inch 블레이드각 9pitch를 말 합니다.

프로펠러의 지름이 크면 그만큼 많은 물을 밀어 낼 수 있어서 엔진으로 부터의 큰 힘을
전달 할 수 있습니다.
pitch는 1회전에 전진 하는 거리를 말 합니다
볼트의 나사산과 나사산과의 거리를 피치라고 하는데 볼트를 1회전 시킬 때 이동하는
길이입니다 프로펠러의 pitch와 같은 의미입니다.

보통은 저마력엔진에 사용 되는 프로펠러는 동일한 직경의 프로펠라에 블레이드의 피치의 변화를 주어서
조건에 따라 프로펠라를 선택 할 수 있도록 했습니다.
18마력에서는 기본으로 9.25×9로 부터 배의 무게에 따라 가벼운 쪽으로
9.25×10, 9.25×11.5로 선택하고 무거운 쪽으로 9.25×8, 9.25×6.1로 선택 장착 할 수 있습니다.
배가 가볍다고 표현을 했지만 가볍다는 것은 물의 저항을 덜받는다는 뜻을 포함 하겠지요.

9.25×9의 프로펠러는 1회전에 9inch 전진하는 프로펠러입니다.
9inch는 배의 조건이나 외력의 영향을 감안 하지 않은 계산상의 거리입니다.

계산상 프로펠라 1회전에 9인치의 거리 즉 22.4cm 이동 하지만 실제의 이동거리는
배의 조건과 바람 조류등의 영향으로 slip이 발생 합니다
이론보다 짧은 거리를 이동 했다면 마이너스 슬립, 반대로 순풍과 순조를 탓다면 이론보다
더 많은 거리를 이동 하게 되는데 이것은 플러스 슬립이라고 하며 대양에서 흔히 있는
일입니다.

그런데 여기에서 우리가 따져보고 싶은 것은 배의 특성에 의한 마이너스슬립입니다.
첫째가 배의 안전성인 것은 두말 할 나위 없고, 다음으로 운항 능력을 극대화해서
최저 슬립으로 운항 할 수 있는 배와 엔진의 최상의 조합을 선택해야 합니다.

엔진의 무게와 선미쪽의 부력을 생각해서 엔진을 선택 해야 하겠고,
엔진과 배의 조건을 감안 적당한 프로펠라의 선정으로 엔진의 힘을 최대한 이용 할 수 있어서,
배의 운항시 엔진에 무리가가지 않는 조합을 만들어야 할 것입니다.

자동차는 엔진의 힘에 대해 차의 무게 그리고 도로의 상태에 따라 트랜스미션의 감속기어로
적당한 힘을 바퀴에 전달합니다.
무거운 짐을 싣고 고바위를 5단기어로 오르면 속도는 물론 엔진에 무리가 가고 급기야는
엔진이 꺼져 버리겠지요.

배는 물위에 떠 있슴으로 배와 엔진과 프로펠러의 조합이 맞지 않아도 엔진이 꺼지지는
일은 없습니다.
예를 들어 큰 보트에 작은 엔진을 장착해서 운행 한다면 엔진이 꺼지는 일은 없습니다.
다만 움직이지 않습니다. 외력의 영향이 전혀 없다면 계속적인 엔진의 작동으로 한참뒤
천천히 움직이기 시작 할 것입니다.
그러다 약간의 맞바람에도 멈추거나 뒤로 밀립니다.

또 다른 예로 배에 적당치 않은 큰 엔진을 장착 했을 경우 배 후미의 부력은 차지하고라도
엔진의 힘이 아무리 커도 프로펠라의 피치이상 속력은 절대 나오지 않을 것입니다.
(힘에 맞는 피치의 프로펠라을 장착하면 큰 속력이 나겠지만 위험 하겠지요)
출력의 손실이 클 것입니다.

이처럼 효율적인 엔진과 그에 맞는 프로펠라의 장착은 매우 중요 합니다.
전자와 후자의 경우를 따져서 적당한 무게 적당한 마력의 엔진을 고르는 일은 쉽지
않을 것 같습니다.

저의 생각에 이 조합은 엔진의 rpm과 그에 따른 gps속력 거리로서 계산한 slip으로
만들 수 있을 것입니다.

배에 엔진과 선택한 프로펠라를 장착하고 평수구역(호수 등)과 같은 외력을 최소로 받는 시험구간에서
운항 최대드로틀의 rpm(메뉴얼상)으로 일정거리(gps거리)를 왕복 운항해서 얻은 평균속력으로 slip을 계산하면 배와 엔진이 적절한 조합인지 알 수 있을 것입니다.

저의 배는 도하츠 18마력을 운용합니다.
항해 최대 rpm은 5,800이고, 프로펠러는 9pich입니다.
만약 최대 rpm으로 전혀 외력이 없다는 가정하에 계산 해 보겠습니다.
엔진 1.9회전에 프로펠라 1회전의 감속기어 임으로, 5800÷1.9=3052 즉 항해 최대 rpm5800에서
프로펠라는 3052.6 회전 합니다.
여기에서 pitch가 9임으로 3052.6×9=27473.4 inch, 1 inch가 2.54cm임으로 결과는
1분에 0.69km를 이동 합니다.
이론상의 속력은 시속 41.4 km입니다.
이 속력은 배의 조건과 물의 흐름 바람 등에 의한 slip이 계산 되지 않은 순수한
이론적인 배의 속력입니다.

저는 실재로 어느 해역에서 한방향의 운행으로 gps40km를 찍은 적이 있습니다.
이 시험으로 이배에는 과한 엔진임이 입증 되었습니다.

회전당 엔진의 진행거리는 pitch로 나타나고, 프로펠러의 직경은 엔진의 힘을 전달합니다.
즉 같은 pitch에서 큰 직경의 프로펠러를 정상 rpm에 운용 했다면 같은 속력이지만
더 큰힘을 가지고 움직이는 것입니다.
즉 자동차에서 티코의 50km/h와 덤프트럭의 50km/h의 차이와 비교 됩니다. 힘의 차이를 말합니다

저의 배에 18마력의 운용 결과는 외력의 영향을 무력화 시키고 이론상의 속력을 낼 수 있는 힘을 과시한 것입니다.
여기에 10pich의 프로펠라와 11.5pitch의 프로펠라를 장착해서 그 결과를 봐야 합니다.
무리없이 적정rpm에서 slip 수치를 기록 한다면 더 큰 속력을 얻을 수 있겠죠.(위험 하지만)
(기어박스의 크기로 인해 프로펠러의 직경을 키울수는 없겠고요)

이 결과를 얻는 데는 rpm게이지가 있어야겠군요.
1, 보트 부력에 따른 적정 무게의 엔진
2, 게이지로 확인 할 수 있는 엔진의 적정 rpm.
3, 배의 조건에 따라 시험 할 수 있는 여러 종류의 프로펠라.
4, 배와 엔진 그리고 각 프로펠라로 시험한 slip의 수치

좋은 조합은.
외력의 영향이 있을 경우 기계적인 slip을 예상할 수 있는, 그리고 작은 외력에 과도한
slip이 발생 하지 않는 엔진과 프로펠라를 찾아야 합니다.

자 그래서 우리 소비자는 배를 구입하고 그리고 여러 종류의 엔진도 구입 합니다
엔진에 장착 가능한 pitch별로 여러개의 프로펠라를 구입해서 운용 시험을 통해 훌륭한 조합을 찾아내야 할 것입니다.
돈이 많이 들겠군요.
또다른 방법으로는 같은 배에 각각의 엔진을 운용 해 본 회원님들의 경험 결과를 토대로 조합을 만들 수 있을 것 같습니다.
그러나 스스로 시험한 결과가 아님으로 신뢰하기 어렵겠군요.

전자의 방법을 사용 합시다.
왜요? 제가 미친거 아니냐고요?
그럼 어떻해요?

결론은 각 메이커에서 찾아 주시면 되겠군요.
이 과정을 배 만드시는 분들이 시험 해서 소비자에게 알려 줄 수 있다면 소비자가
엔진의 선택에서 좋은 결과를 얻을 수 있겠군요.
선박법상 엔진이 탑제된 수상구조물 즉 동력선만 선박으로 인정을 받습니다.
그렀다면 배를 만드는데서 그치지 않고 각 엔진이 그 배와의 조합에 대한 시험결과 정도는
제공 해 주시면 얼마나 좋겠습니까?
카탑의 발전을 위해 부단한 노력을 부탁드립니다.

나 배 만드시는 분들에게 엄청 욕 듣겠는데....ㅠㅠㅠ.

결국 이거다 하는 결론은 드리지 못합니다. 죄송합니다.

[둥이아빠(한운섭)제천]

전 요즘 배부력에 고민을 많이하고 있어요. 공부좀 해야할듯요

[연송(송중무)부산]

밥을 많이 먹으면 부력이 좋아져요..배는 좀 빵빵해야 부력이 커지거든..
너무 이것저것 고민하면 밥맛 없고 밥 못먹으면 배가 홀쪽하고 부력도 약해져요.
흠...

[둥이아빠(한운섭)제천]

저도 요즘 부력이 커지고 있어요.

[태왕 (선우성필)창원]

좋은내용 감사합니다
^^*
담엔 트림각과 엔진플러싱에
대해서도 고찰 부탁드립니다
ㅎ

[돌돔(김종호)부산]

아~머리 아파요.

[일타이피(이정순)부산]

돌돔님이 앞장 서야 할 일! 시도 하면 도와 주께!
누구라도 먼저 시도해서 카탑의 기원이 되줘요~~~~

[노브레인(오재호)서울]

큰 공부가 되었습니다 ^^

[인천(이계준) 개똥이]

좋은정보 감사합니다

[일타이피(이정수)고흥]

요즘도 저의 글을 읽어주시는 분이 계시네요.
오래됐는데.