KAIST 신영식 교수팀, 폭약 수중폭발 성공

모형선박 이용 휘핑·버블 젯 실험 “선박·잠수함 등 내충격성 강화위해 반드시 필요”

▲ 1. 실험을 하기 위해 특수 제작한 모형 선박 2. 휘핑현상 실험. 작은 폭약에도 선박이 심하게 요동치는 것을 확인 3,4. 폭발장면. 순식간에 약 30m의 물기둥이 솟구치면서 선박을 타격해 형체를 알아볼 수 없을 만큼 배가 산산조각 났다.
사진제공=신영식 교수

국내 연구진이 모형 선박을 이용한 폭약의 수중폭발 실험에 성공했다.

KAIST(총장 강성모) 해양시스템공학전공 신영식 교수는 지난해에 이어 9일 당진시 채석장에서 폭약의 수중폭발로 인한 충격이 선박에 미치는 영향에 대한 실험을 마쳤다.

이날 연구팀은 작은 힘으로도 공진에 의해 선박을 침몰시킬 수 있는 휘핑(whipping) 현상을 재현하는 실험과 물속에서 순식간에 발생하는 버블 젯(Bubble Jet)에 의해 배가 파손되는 실험을 시행했다.

연구팀은 크기 8.4m(세로)ⅹ0.68m(가로)ⅹ0.41m(깊이), 무게 350㎏의 알루미늄 재질 모형 선박을 만들어 가속도, 속도, 압력, 변형 측정 센서를 부착했다.

실험은 모형선을 물에 띄운 상태에서 폭약의 양과, 폭약과 배와의 거리를 바꿔가며 수중에서 폭약을 폭발시켜 각 센서의 응답데이터를 기록했다.

이날 연구팀은 휘핑 실험결과 선박 바로 밑 물속 3m에 있는 0.2㎏의 약한 폭약에도 모형선박이 위태로울 정도로 크게 요동쳤다.

공진 현상으로 잘 알려진 이 현상은 특정 진동수를 가진 물체가 같은 진동수의 힘이 외부에서 가해질 때 진폭이 커지면서 에너지가 증가하는 현상이다.

배의 손상실험은 버블 젯의 위력을 알아보기 위해 국내 최초로 실시됐다. 연구팀은 버블 젯에 의한 배의 손상을 극대화하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 거쳐 물속 1.5m에 1㎏의 폭약을 터트리자 순식간에 약 30m의 물기둥이 솟구치면서 선박을 타격해 형체를 알아볼 수 없을 만큼 산산조각났다.

신영식 교수는 “미국 등 선진국에서는 함정의 내충격성 강화 및 생존성을 높이기 위해 선박과 잠수함 등의 설계 시 수중폭발 실험을 반드시 수행한다”며 “각국에서는 실험결과를 보안자료로 관리하기 때문에 다른 나라에 공개하지 않아 독자적으로 실험을 수행해야한다”고 이번 실험의 중요성을 밝혔다.

권은남 기자 silver@