충격파 저항 감소(Shock wave drag reduction)

전문가 제언

□ 고폭탄이 지상에서 폭발할 때 그 충격파의 전파속도는 초당 8km정도에 달한다. 또한 매질 내에서 파동의 전파 속도보다 물체의 이동 속도가 더 빠를 때 고속으로 움직이는 물체 주변에 충격파가 발생하는데 물체의 선단부를 꼭지점으로 하는 3차원의 원추형을 이루면서 진행한다.

○ 항공기가 음속을 돌파할 때 소리의 장벽을 엔진 분사구가 지나면서 진행하는 음원이 선행하던 음파와 부딪히면서 거대한 파열음을 일으킨다. 이 충격파로 인하여 지상의 가옥과 창문은 균열이 생기며 파괴되기도 한다.

○ 항공기 자체의 몸체나 날개의 금속성 물질이 음속의 장벽에 부딪히므로 거대한 충격파 저항을 일으키게 된다. 이와 같이 고속 비행체는 설계 시 심도 있게 고려해야 할 부분이 많다.

○ 오늘날 전투기 동체는 모두 주익 연결부위가 잘록한 콜라 병 형태를 취하고 있어 두부에서부터 유선형으로만 되어있지 않다는 것을 알 수 있는데 이는 충격파 저항 감소를 고려한 설계로 사료된다.

□ 영불 합작의 대형 장거리 초음속 여객기 콩코드가 퇴역했다. 몇 가지 이유가 있겠지만 그중 지나친 소음과 과다한 연료 소모율 때문인 것으로 알려지고 있다. 이러한 문제에 봉착하면 또 한번 충격파 저항감소를 효과적으로 검토해야 할 것이라는 결론에 도달한다.

○ 오늘날에는 풍동에 의한 모의실험으로 큰 진전이 이루어지고 있지만 초음속과 같은 특수상황 아래에서는 날개 및 동체의 미묘한 구조적 차이가 예견치 못한 결과를 낳을 수 있다. 우리나라도 초음속 고등 연습기를 개발 생산하고 있는 만큼 이에 대한 더욱 깊은 이해와 연구가 요구된다 할 것이다.

○ 오늘날은 발달된 컴퓨터 시뮬레이션으로 미래상황을 예측할 수 있지만 유체역학적인 이론적 연구와 검토가 병행되어야 할 것이다.

□ 광파의 경우, 충격파 저항의 실질적인 예를 원자로에서 직접 눈으로 확인할 수 있다. 핵 분열시 하전입자의 속도가 매질(물) 내에서의 광속도 보다 더 빠르므로 주변의 매질(물)이 푸르스름한 빛을 낸다. 이 역시 하전입자에 의한 광의 충격파 저항 현상이다.

○ 이 현상을 발견하고 이론을 확립한 러시아 물리학자의 이름을 따「체렌코프 복사」라 일컫는다. 그러므로 원자로의 노심에서는 별도의 조명장치가 없어도 매질인 물 자체가 빛을 냄으로써 수조내부를 훤히 들여다 볼 수 있게 된다.

저자

DA Bushnell

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2004

권(호)

36

잡지명

ANNUAL REVIEW OF FLUID MECHANICS

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

81~96

분석자

홍*철

분석물

• 충격파 저항 감소.pdf [202,444 byte]

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