(기술) <타(Rudder), 작지만 강한 힘>-대비 문제(EBS 독서 독해의 원리)

 

 

※ 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

 

자동차는 바퀴를 돌려서 이동 방향을 바꿀 수 있는데 배는 타(Rudder)를 돌려서 이동 방향을 바꾸어 선회를 할 수 있다. 배의 뒷부분의 아래에 달린 물고기 꼬리지느러미처럼 생긴 조그만 판이 바로 ‘타’이다. 물고기가 꼬리지느러미를 오른쪽으로 휘게 해서 오른쪽으로 돌듯이, 배도 타를 오른쪽으로 돌리면 오른쪽으로 ⓐ선회하게 된다.

 

타는 그냥 보면 평평한 판 같지만, 그 단면은 물방울 모양을 하고 있는 일종의 날개이다. 타의 단면은 좌우 대칭이기 때문에 타가 가운데에 있으면 힘이 발생하지 않지만, 타를 돌려 주면 마치 비행기 날개에 양력이 생기듯이 타를 왼쪽이나 오른쪽으로 미는 양력 N이 작용하게 된다. 예를 들어, <그림>과 같이 배를 오른쪽으로 돌리기 위해 타를 오른쪽으로 돌리면 타를 왼쪽으로 밀어 주는 양력(N)이 작용하고, 이로 인해 물체를 회전시키는 힘인 모멘트(M)가 시계 방향으로 작용해서 배가 선회하게 된다.

 

타는 형태에 따라 크게 세 종류로 구분해 볼 수 있는데 각각의 형태에 따라 양력의 작용 양상이 조금씩 차이를 보이게 된다. 가장 단순한 타의 형태는 타 전체가 부분으로 나뉘지 않고 한 덩어리를 이루고 있는 일체형인 ㉠‘전가동타’이다. 전가동타로 배를 선회시킬 때는 타 전체가 돌아가면서 모멘트를 ⓑ발생시킨다. ㉡‘호른타’는 숫양 같은 동물의 뿔인 호른과 같이 타가 뿔 모양으로 나와 있다고 해서 호른타라고 부르는데, 다른 종류의 타와 달리 타의 일부분이 배에 고정되어 있다. 화살에 달린 깃털이 화살 뒷부분의 면적을 증가시켜 화살의 직진 성능을 좋게 해 주는 것처럼, 타가 돌아가지 않고 가운데를 유지하고 있으면 배 뒷부분 면적을 ⓒ증가시킴으로써 배의 직진 성능을 좋게 해 주는 역할을 한다. 또 ⓓ고정된 타의 앞부분이 다른 종류의 타에 비해 타에 들어오는 물의 흐름을 좀 더 고르게 해 준다. ㉢‘플랩타’는 비행기 이착륙 시에 양 날개의 뒤쪽으로 나와서 더 큰 양력을 받게 해 주는 플랩이 타의 뒷부분에 설치되어 있다. 플랩타는 타를 회전시켜서 양력을 얻을 때 플랩 부분이 타 본체보다 좀 더 꺾이게 설계되어 있다. 그 결과 플랩에 작용하는 양력을 증가시켜 같은 면적을 지닌 다른 종류의 타에 비해 더 큰 힘이 발생한다.

 

배를 새로 건조하면 언제나 선회 시험을 수행한다. 선회 시험은 배를 직선으로 달리다가 타를 최대로 돌렸을 때 생기는 배의 경로를 ⓔ관찰하는 실험인데, 이를 통해 선회의 항적*을 크게 3단계로 구분할 수 있다. 선회의 1단계는 타를 돌리기 시작하는 순간부터 타각이 최대가 될 때까지를 이른다. 자동차는 핸들을 돌리면 바로 돌아가지만 물 위에서 움직이는 배는 그렇지가 않다. 똑바로 직진하던 배는 타를 틀어도 그대로 움직이려는 성질이 강하기 때문에 이 1단계에서는 타의 힘이 작용해도 곧바로 그 경로가 바뀌지는 않는다. 선회의 2단계는 1단계가 끝나고 배가 움직이기 시작하면서 3단계의 정상 선회에 이르기 전까지를 말한다. 2단계가 시작된 직후에는 ‘킥(Kick)’이라는 현상이 발생한다. 예를 들어 배를 오른쪽으로 선회시키기 위해 타를 오른쪽으로 틀면 배는 직선 경로를 벗어나면서 오른쪽으로 바로 선회하지 못하고 오히려 왼쪽으로 움직이는 현상이 발생하는데, 이러한 현상을 킥이라고 부른다. 이 현상이 생기는 이유는 배가 회전을 하면서 충분한 모멘트를 발생시키기 전에 타에 작용하는 양력에 의해 배 전체가 선회하려는 방향과 반대쪽으로 밀려가기 때문이다. 선회의 3단계는 모든 힘이 평형을 이루어서 배가 원운동을 하며 동심원의 궤적*을 그리는, 정상 선회 운동을 하는 단계이다. 배가 그리는 동심원의 크기가 작을수록 배는 쉽게 선회 운동을 하는 것이고, 원의 크기가 클수록 선회 능력이 상대적으로 떨어진다고 말할 수 있다. 대형 유조선은 배 길이의 약 세 배에 이르는 선회경*을 갖는다.

 

배가 방향을 돌리는 선회의 성능은 화물선 같은 일반 상선보다는 군함에서 더욱 중요시된다. 군함은 무기를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 방향이 있어서 무기 체계가 약한 방향이 적함을 향하고 있을 때 얼마나 빨리 배를 180도 돌려서 함포로 적함을 겨냥할 수 있는가가 중요한 능력 요소였다. 배가 선회하기 시작해서 180도 방향으로 돌 때까지 옆으로 이동한 거리를 지칭하는 ‘전술 직경’이라는 용어도 이러한 배경에서 생겨난 것이다.

 

 

SMALL

 

[해설]

「타(Rudder), 작지만 강한 힘」

해제

이 글은 선박의 방향 조정을 가능하게 하는 타의 기능과 종류, 선회의 3단계를 설명하는 글이다. 타는 배의 뒷부분에 달린 조그만 판으로서 양력이 작용하게 하여 회전 효과를 일으키는데, 그 모양에 따라 전가동타, 호른타, 플랩타로 나눌 수 있다. 선회의 1단계는 타를 돌리기 시작하는 순간부터 타각이 최대가 될 때까지이며, 2단계는 1단계가 끝나고 배가 움직이면서 3단계의 정상 선회에 이르기 전까지를 말한다. 3단계는 모든 힘이 평형을 이루어서 배가 원운동을 하며 동심원의 궤적을 그리는 단계를 말한다.

 

 

주제

타의 기능에 의한 선박의 방향 조정

독해 포커스

이 글은 선박의 뒷부분에 달린 조그만 판인 ‘타’라는 요소의 기능을 바탕으로 선박의 방향 전환 방식에 대해 다루고 있는 글이다. 먼저 타가 움직임으로 인해 어떻게 배가 선회하게 되는지 기본적인 원리를 먼저 파악하고, 타의 종류에 따라 나타나는 차이점을 구분할 수 있도록 한다. 기술 지문의 경우 이와 같이 전체를 이루고 있는 구성 요소 한 가지에 주목하여 글이 전개되는 경우가 많다는 점을 인식하자.

 

 

 

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