쇄빙선은 어떤 원리로 얼음을 깨면서 나아가나요

Question

우리나라가 남극 세종기지를 건설하며 운영중인데요

여기에 쇄빙선도 있어서 언 바다의 얼음을 꺠고 항해를 한다고 하는데요

쇄빙선은 어떤 원리로 얼음을 깨는지 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.

쇄빙선이란 수면의 얼음을 분쇄하여 항로, 뱃길을 열기 위한, 특수한 장비를 갖춘 배를 의미합니다. 쇄빙선원리는 선수를 얼음 위로 올려놓고 쇄빙하는 외에 얼음이 두껍게 결빙되어 있을 경우에는 선내에도 설치된 종경사용 혹은 횡경사용수조의 물을 펌프로 재빨리 이동시켜서 배를 기울도록 하여 배의 중량으로 얼음을 깨뜨리도록 되어 있습니다. 선수의 밑부분은 칼날처럼 날카롭게 만들어져 있는데, 힘을 좁은 면적에 집중시켜 파괴력을 높이는 방식으로 얼음을 분해하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.

쇄빙선이 얼음을 깨는 원리는 추진력과 배의 무게를 이용한 것입니다.

선체 밑부분을 날카롭게 만들어 파괴력을 높인것입니다.

추진력으로 얼음 위로 올라가 칼날을 사용해 무게로 눌러 얼음을 깨는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

쇄빙선은 일반적으로 3가지 특징이 요구된다. 강화된 선체, 얼음을 제거하는 모양, 그리고 해빙을 밀어내는 힘이다.[1]

장비에 따라서 순쇄빙선, 쇄빙 장치를 갖춘 상선, 쇄빙 구조로 된 상선 등으로 분류되며, 또한 추진기의 위치에 따라 미국형과 유럽형으로 나뉜다. 미국형은 선수와 선미에 설치되어 있으며 유럽형은 선미에만 설치되어 있다.[1]

쇄빙선은 선수를 얼음 위로 올려 놓고 쇄빙하는 외에 얼음이 두껍게 결빙되어 있을 경우에는 선내에도 설치된 종경사용(縱傾斜用) 혹은 횡경사용 수조(橫傾斜用水槽)의 물을 펌프로 재빨리 이동시켜서 배를 기울도록 하여 배의 중량으로 얼음을 깨뜨리도록 되어 있다. 그 때문에 선수의 경사를 크게 하고 쐐기 모양의 견고한 구조로 되어 있는 선측도 경사시켜 놓고 있다.

일부 쇄빙선의 선체는 선미보다 선수에서 더 넓다. 이러한 소위 "리머"는 얼음채널의 너비를 증가시켜 선미의 마찰저항을 줄이고 얼음에서 선박의 기동성을 향상시킨다. 마찰저항을 줄이기 위해 저마찰 페인트를 사용한다. 저마찰 페인트 외에도 일부 쇄빙선은 폭발 용접(Explosion welding)을 사용한다. 마찰을 더욱 줄이고 선박의 선체를 부식으로부터 보호하는 내마모성 스테인리스 스틸 아이스 벨트, 공기 버블링 시스템과 같은 보조 시스템은 선체와 얼음 사이에 윤활층을 형성하여 마찰을 줄이는 데 사용된다.

선박의 양쪽에 있는 탱크 사이에 물을 펌핑하면 마찰이 줄어들고 얼음을 통과하기가 더 쉬워지는 연속적인 좌우 움직임(롤링, rolling)이 발생한다. 평평한 Thyssen-Waas활 및 원통형 활과 같은 실험적인 활 디자인은 얼음 저항을 더욱 줄이고 얼음이 없는 채널을 만들기 위해 수년에 걸쳐 시도되었다.

Answer 4

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

남극 세종기지에서 운영 중인 쇄빙선은 얼음을 깨면서 항해하는 원리는 다음과 같습니다. 쇄빙선은 먼저 얼음을 깨기 위해 강력한 엔진과 프로펠러를 사용합니다. 이 엔진과 프로펠러는 물을 밀어내는 힘을 발생시키는데 이를 이용하여 얼음을 깨고 앞으로 전진합니다. 그리고 쇄빙선의 아래 부분에는 얼음을 깨는 블레이드가 달려있는데 이 블레이드는 얼음을 깨는 역할을 합니다. 이렇게 얼음을 깨면서 전진하는 것을 반복하여 항해를 진행합니다. 이러한 원리로 쇄빙선은 얼음을 깨면서 항해할 수 있습니다. 얼음이 많은 남극에서는 이러한 쇄빙선이 매우 중요한 역할을 하고 있으며 얼음을 깨는 능력이 뛰어난 쇄빙선은 더 많은 얼음을 깨고 더 멀리 항해할 수 있습니다. 감사합니다.

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Answer 5

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

1. 특수 형태의 선체: 쇄빙선은 특수한 형태의 선체를 가지고 있습니다. 이 선체는 빙하에 부딪혔을 때 얼음을 분쇄하고 양 옆으로 밀어내는 효과를 가져옵니다. 선체의 강도와 각도는 얼음을 깨는 데 효과적으로 작용하도록 설계됩니다.

2. 선체에 부착된 강력한 보조 장치: 쇄빙선은 선체에 부착된 강력한 보조 장치를 사용하여 얼음을 깨는 데 도움을 줍니다. 이 보조 장치에는 회전하는 스크류나 날카로운 날이 달린 철사 등이 있을 수 있습니다. 이러한 장치는 얼음을 분쇄하고 파편을 양 옆으로 밀어내는 역할을 합니다.

3. 충분한 힘과 속도: 쇄빙선은 충분한 힘과 속도를 유지하여 얼음을 깨면서 나아갑니다. 힘과 속도는 얼음을 분쇄하고 밀어내는 데 필요한 에너지를 제공합니다. 선박의 엔진과 추진 시스템은 이를 위해 충분한 힘과 속도를 제공합니다.

Answer 6

안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.

쇄빙선은 물체의 표면에서 녹는 얼음을 생성하여 미끄러지는 원리를 기반으로 합니다. 선박의 쇄빙선은 일반적으로 선박의 프론트 부분에 장착되어 있습니다.

동작원리는 다음과 같습니다.

1.물체의 압력 증가:

쇄빙선이 설치된 선박이 얼음에 닿으면 선박의 무게로 인해 얼음 표면에 압력이 생깁니다.

2.얼음의 녹음:

이 압력은 얼음을 녹이고 얼음과 선박 사이에 얇은 수막을 형성합니다. 이 얇은 수막은 물체의 미끄러움을 향상시킵니다.

3.미끄러짐:

녹은 얼음으로 형성된 수막은 선박의 미끄러짐을 촉진하여 얼음을 뚫고 전진할 수 있도록 도와줍니다.

이러한 동작 원리로 쇄빙선은 냉동 조건에서 얼음이 두꺼운 해양 지역에서 선박의 통행을 용이하게 합니다.

Answer 7

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 쇄빙선은 뱃머리(선수)를 얼음 위로 올려 놓고 배의 중량으로 눌러서 얼음을 깨뜨리는 이미지가 강하지만, 현실에서는 얼음이 매우 두꺼울 때만 그렇게 전진한다. 올라타서 얼음을 깨며 전진할 경우에는 사람이 걷는 속도 정도로 느리게 진행하게 되며, 심지어는 후진했다가 전진하여 얼음에 충돌하는 일을 반복해가며 진행하기도 한다. 일반적으로는 얼음이 그렇게 두껍지 않고, 얼음은 그다지 강하지도 않기 때문에, 배가 위아래로 출렁이는 일이 별로 없고 꽤나 빠른 속도로 자연스럽게 전진하면서 얼음을 깨부순다.

깨질 때의 충격이 크기 때문에 쇄빙선은 이중선체, 즉 선체 바깥에 선체를 한 겹 더 만들도록 법으로 규정되어 있다. 이 이중선체 구조를 활용하여 선체와 선체 사이에 물탱크를 여럿 만들고, 선미 쪽 물탱크로 물을 보내면 무게중심이 뒤로 쏠려서 선수가 살짝 들리게 된다. 이때 전진하여 선수를 얼음 위로 두고 선미 쪽 물탱크의 물을 선수 쪽으로 몰면 무게중심이 이동하면서 얼음에 큰 무게가 걸리고 부서지는 것이다. 만약 올라갔다가 얼음을 깨지 못하면 꼼짝없이 고립되기 때문에, 선수의 밑부분은 칼날처럼 날카롭게 만든다. 힘을 좁은 면적에 집중시켜 파괴력을 올리는 것이다.

출처 : 나무위키 - 쇄빙선

Answer 8

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

쇄빙선의 바닥에는 서로 연결된 물탱크가 여러 개 있습니다. 이 물탱크를 이용하여 쇄빙선의 선수를 얼음 위로 올려 놓고, 그 무게로 얼음을 깨뜨리며 전진하는 겁니다