배의 돛을 이용한 진행 방법: 바람의 힘으로 나아가는 원리

범선(돛단배)이 돛을 이용해 어떻게 앞으로 나아가는지, 그 과학적 원리를 쉽게 설명해 보려고 해요.

많은 사람들이 "바람이 뒤에서 불어야 배가 가는데, 맞바람(역풍)에는 어떻게 가지?"라고 궁금해하시죠.

 

실제로는 돛이 비행기 날개처럼 작동해서 역풍에도 전진할 수 있어요. 

1. 기본 원리: 드래그(항력)와 리프트(양력)

돛은 바람을 받아 추진력을 얻어요. 이 힘은 두 가지로 나눌 수 있어요.

• 순풍(뒷바람)일 때: 돛이 바람을 직접 받아 **밀리는 힘(드래그)**으로 배가 앞으로 나아가요. 마치 연을 날릴 때처럼 바람이 돛을 밀어내는 거예요. 이 경우는 직관적이고 속도도 빠르지만, 배 속도가 바람 속도에 제한돼요.

 

(전통 범선의 돛이 바람을 받아 펼쳐진 모습)

• 측풍이나 역풍일 때: 돛이 **비행기 날개(에어포일)**처럼 작동해요. 돛을 바람 방향에 적절히 기울이면(각도 조절), 돛의 볼록한 쪽(바람이 불어오는 쪽 반대)에서 바람이 더 빨리 지나가고, 오목한 쪽에서 느리게 지나가요. 베르누이 원리에 따라: 속도가 빠른 쪽 압력이 낮아지고, 느린 쪽 압력이 높아져 **양력(리프트)**이 발생해요. 이 양력이 배를 앞으로 "당겨" 줍니다.

 

(돛의 리프트와 드래그 힘 분해 다이어그램. 총 힘 = 리프트 + 드래그, 앞으로 가는 추진력으로 변환됨)

2. 킬(용골)의 역할: 옆으로 밀리지 않게 잡아주기

양력이 발생하면 배가 옆으로 밀릴 수 있어요. 여기서 배 바닥의 킬(keel)이나 센터보드가 중요해요. 물속에서 킬이 옆 밀림을 막아주면서, 양력의 옆 방향 힘을 앞으로 가는 추진력으로 바꿔줍니다. 마치 아이스하키 퍽이 벽에 튕겨 방향을 바꾸듯요!

3. 항로별 돛 조작: Points of Sail (항풍 각도)

바람 방향에 따라 배의 진행 방향을 "Points of Sail"이라고 해요. 아래 다이어그램처럼 나눠집니다.

 

(Points of Sail 다이어그램: Close Hauled(역풍), Beam Reach(측풍), Broad Reach, Running(순풍) 등)

• Close Hauled (역풍 항해): 바람이 정면에서 불어도 약 45도 각도로 지그재그(태킹, tacking) 하며 전진. 가장 효율적일 때 바람 속도보다 배가 빠를 수 있어요!
• Beam Reach (측풍): 가장 빠른 속도 나오는 방향.
• Running (순풍): 돛을 완전히 펼쳐 밀림.

4. 사각돛 vs 삼각돛

• 초기 범선은 사각돛(square sail): 순풍에 강하지만 역풍에 약함.
• 현대/많은 범선은 삼각돛(bermuda or lateen sail): 방향 조절 쉽고, 베르누이 원리로 역풍에도 강함.

마무르기

돛단배의 진행은 단순한 "바람 밀림"이 아니라 공기역학의 걸작이에요.

비행기 날개와 비슷한 원리로, 바람을 "이용"해 효율적으로 나아갑니다.

 

요트 타보신 분들은 이 느낌을 아실 거예요 – 역풍일수록 더 스릴 있고 빠르죠!

이 원리를 알면 범선 시대의 대항해나 현대 세일링이 더 재미있게 느껴질 거예요.

 

https://realismo.tistory.com/39

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