국방부는 자석을 만들고 싶어한다

바다 위와 아래의 전함은 언젠가는 움직이는 부품 없이 항해할 수 있을 것입니다.

미 국방부의 첨단 과학 부서는 전함이 세계 해양에서 이동하고 싸우는 방식에 혁명을 가져올 기술을 새롭게 검토하고 있습니다.

DARPA(국방고등연구계획국)는 최첨단 자기유체역학(MHD) 구동 시스템의 개발이 현실화될 수 있는지 알아보기 위해 업계에 도전하고 있습니다. 물리적 프로펠러 대신 전자기학을 사용하는 MHD는 거의 조용한 추진력을 약속하며 잠수함과 이를 사냥하는 선박에 도움이 됩니다.

해저 자기유체역학 펌프(PUMP)의 원리로 알려진 DARPA의 프로그램은 5월 말에 시작되었습니다. 해당 기관이 업계 권유에서 설명했듯이 이 프로그램의 목표는 효율성을 유지하고 기존 임펠러 기반 펌프의 신뢰성을 뛰어넘는 동시에 소음을 줄이는 MHD 펌프를 개발 및 시연하는 것입니다. 즉, 새로운 PUMP 추진 기술은 기존 프로펠러 및 임펠러 기반 기술만큼 우수해야 합니다. 소음 발생을 줄이는 데 중점을 두고 있는 이 프로그램은 잠수함과 그보다 덜한 정도의 다른 군함을 겨냥하고 있습니다.

전통적인 선박 추진 시스템은 프로펠러를 사용하여 물을 밀거나 펌프 제트를 사용하여 물을 펌핑하는데, ​​두 경우 모두 반대 방향으로 추력을 생성합니다. 단일 프로펠러 나사로 대형 선박을 물 속에서 쉽게 이동할 수 있어 일반적으로 효율적이지만 시스템에 소음이 있습니다. 추진기, 엔진, 변속기, 펌프 및 기타 장비에 동력을 공급하는 기계는 배에서 탈출하여 물기둥을 통해 반향될 수 있는 소음을 발생시킵니다. 이는 소음을 감지하고 움직이는 선박을 포착하고 추적하도록 설계된 소나 시스템에 도움이 됩니다.

기존 기계적 추진의 또 다른 문제는 캐비테이션입니다. 더 빠른 속도에서는 수중 프로펠러 또는 펌프 제트 임펠러가 선박을 따라가는 가스 거품을 생성한 다음 터지면서 불협화음 소음을 발생시킵니다. 이는 적 군함이 있는 곳에서 몰래 돌아다니려는 잠수함에게는 위험한 상황이 될 수 있습니다. 캐비테이션 위험은 프로펠러 또는 임펠러의 적절한 설계를 통해 최소화할 수 있지만, 전반적인 선박 성능과 속도를 저하시킬 수 있는 절충안이 있습니다.

자기유체역학적 구동 기반 추진력은 이 모든 것을 방지합니다. MHD는 해수의 전도성과 적용된 자기장을 사용하여 선박을 움직일 수 있을 만큼 강한 로렌츠 힘을 생성합니다. 아르곤 국립 연구소(Argonne National Lab)가 실시한 타당성 조사에서 30여년 전에 설명했듯이 "MHD 추진기는 유체(해수)를 가속시켜 추력을 제공하는 전자기 펌프입니다."

MHD 드라이브는 다른 추진 시스템보다 시끄러운 움직이는 부품이 훨씬 적은 과정에서 자기장과 전류에 의존합니다. 이는 기존 추진 시스템보다 훨씬 더 조용하게 만들 수 있으며 이는 잠수함의 매력적인 기능입니다. MHD 드라이브에는 물을 물리적으로 이동시키는 물리적 추진기가 없기 때문에 캐비테이션이 최소화됩니다. 지지자들은 MHD가 선박을 기존 추진 방법보다 더 조종하기 쉽게 만들 것이라고 믿습니다.

잠수함은 MHD 추진 기술의 이점을 가장 많이 누릴 것입니다. 패시브 소나 시스템이 탐지하지 못하도록 최대한 조용하게 설계되었습니다. 잠수함 사냥 수상함도 혜택을 누릴 수 있는데, 조용히 잠수함을 사냥하고 방심하지 않고 잡을 수 있게 됩니다.

MHD 드라이브는 약 60년 동안 사용되어 왔습니다. 1991년 일본의 일본 선박해양재단은 MHD 추진 기술을 사용한 연구개발 테스트베드인 야마토 1호를 완성했습니다. 야마토 1호는 길이가 110피트이고 배기량은 185톤이며 자기장을 생성하는 초전도 자석이 장착된 트윈 추진기로 구동되었습니다. 배는 8노트의 최고 속도를 낼 수 있었습니다.

MHD 추진 장치는 아마도 책과 영화 The Hunt for Red October에 등장한 것에서 가장 잘 알려져 있을 것입니다. 소설에서 소련 해군 잠수함 레드 10월(Red October)은 개조된 대형 타이푼급 잠수함으로 MHD 추진 시스템을 갖추고 있어 거의 조용합니다. 그 결과, 붉은 10월호는 미국의 대잠수함 순찰을 피해 미국 동부 해안에 접근한 후 치명적인 핵 선제공격을 가할 수 있었습니다.