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디젤엔진에 필요한 산소의 양 by 개발부장

이것저것 지적해주신 덕분에, 예전 생각이 났습니다.
예전에는 폐회로디젤이고 뭐고도 몰랐기 때문에, 아예 연료에 산화제를 포함시켜 사용하는 방식의 잠수함을 설정했었죠.
이렇게 산화제를 포함한 연료를 사용하는 수중 시스템은 현실에도 있습니다. 현대의 열기관 어뢰가 이런 방식이거든요.

그런데 잠수함에 이 연료를 안 쓰는 거 보면 제가 모르는 이유가 있겠죠.(좌절중) 예로부터 뭔가 기막힌 발명을 헀다고 생각하고 알아보면 이미 있던가 해보고 말아먹었던가 해볼 필요도 없을 만큼 멍청한 물건이라는 금언이(그만해)

해서,(뭐가?) 잠수함의 메인 엔진을 수중에서 가동시키기 위해 액화산소를 쓴다고 하면, 액화산소가 얼마나 필요할지 계산해 보았습니다.

1. 디젤유 화학식은 C12H26.
2. 따라서 태우기 위해 산소 원자 24+13개가 필요.
3. 즉 산소 분자 18.5개.

4. ...제기랄, 나는 예전부터 mol이 싫었어!
http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ytjimi&logNo=220956157974&categoryNo=0&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=1&postListTopCurrentPage=1&from=postView
- 생각이란 곧 인터넷 검색이다. -

5. 중간과정은 건너뛰고, 디젤유 1kg을 태우기 위해서는 순산소 3.495kg이 필요.

연료중량의 4배나 되는 산소를 잡아먹습니다--;; 납축전지하고 발전기하고 모터 들어낸 거 이걸로 다 채우겠구만...

암튼 이론상으로는 발전기와 축전지 들어낸 공간에 산소를 꽉 채우거나, 산화제 포함한 연료적재량을 5배로 늘리면 스노클 없이 완전 수중작전이 가능하게 됩니다. 역으로 생각하면, 장보고급의 경우 디젤유와 같은 양의 액화산소만 보유한다면 대충 5천km 정도를 수중작전으로 난동부릴 수 있다는 뜻이죠. 현대 재래잠들의 연료적재량은 공개되어 있지 않지만, 800톤짜리 7B형 유보트가 보조연료 33톤으로 항속거리를 4,600km 연장했다는 점을 감안하면 주먹구구로 8배(배수량 2배, 항속 18,000km) 해서 250톤 정도 아닐까요?(참고: 장보고급의 납축전지는 515kg짜리 480개라고 합니다. 240t...)

여담으로 액화산소의 밀도는 1.14kg/L로 물보다 약간 무겁고, 디젤유보다 부피가 작습니다. 즉 무겁고 두꺼운 용기 감안하면 부피로는 디젤유와 비슷하지 않을까나.

ps. 근데 쓰고보니 이거 산소어뢰 아냐...? 그나마 수소가 없으니 발터 보트보다는 덜 위험하려나.

덧글

  • 존다리안 2017/11/28 06:38 #

    산소도 위험한데요...
    새나와서 대기 중에 과포화되면 폭발하거나 산소 중독...ㅜㅜ
  • shaind 2017/11/28 23:28 #

    더군다나 연소온도(단열화염온도라던가)를 적절한 수준으로 낮게 유지하려면 폐회로디젤인 경우 아르곤 같은 작동기체를 넣어서 산소농도를 일정수준 이하로 유지해야 하니, 메인 디젤엔진을 CCD로 굴리려면 그야말로 엄청난 기체유량을 처리해야 할 겁니다...

    재래식잠수함이 열기관 힘으로 원거리 고속 배치, 패트롤을 다닌다는 개념은 가스터빈 탑재 잠수함이라는 약빤 컨셉으로 호주해군(그런 게 간절히 필요한)에게 제안되었는데 이것도 스노클링을 전제로 하는 것이었죠.

    아직 재래식잠수함을 위한 본격적인 몇 메가와트급 출력의 수중추진체계는 기술적으로 먼 미래의 일이라고 하지 않을 수 없습니다. 리튬배터리가 도입되는 것에 기대하는 쪽이 더...

  • 개발부장 2017/11/29 22:25 #

    아, 호주의 SSG 말씀이시군요. 들은 순간엔 저도 솔깃했었죠. 물론 이불 밖은 레알로 위험한 한국이 아니라 호주처럼 해역이 미친듯이 넓고 안전해역도 넓은 나라에나 적합하고, 그 호주도 도입 안했습니다만.

    그거 처음 들었을 때는 그냥 2차대전식 수상함형 가잠함으로 만들자고 생각했고...

    ...사실 지금도 가잠함에 꽤 하악하고 있습니다. 미사일이 날아오면 물 속으로 숨는다!
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