독일 나사우급 SMS 베스트팔렌하고 헬골란트급 SMS 오스트프리슬란트하고 헬골란트가 주인공?
석탄배 시절에 주로 썼던 3단팽창엔진에 대해 간단하게 설명해볼까 함.
생긴 것을 보고 얼추 파악할 수 있겠지만 3단 팽창 엔진은 왕복엔진임.
과거 초기에 나온 증기기관하면 아마 피스톤이 바퀴에 매달려 빙글빙글 도는 걸 떠올릴 수 있는데
3단 팽창 엔진은 본격적인 피스톤을 사용한 왕복엔진으로 거의 최후의 증기엔진이라고 보면 편함.
기존에는 증기를 활용해 팽창하는 힘을 단순하게 사용한다면
2단 팽창, 3단 팽창 엔진은 한번 팽창한 다음에 다시 증기를 한번 더 압축해서 남은 에너지를 뽑아냄.
그래서 2단이면 고압-저압, 3단이면 고압-중압-저압 순으로 한번 쓴 증기를 재활용함.
당연하지만 고압 증기와 비교하면 저압 증기가 피스톤을 밀어내는 힘이 부족하기 떄문에
더 많은 증기를 모으기 위해 고압 증기 실린더와 비교해서 저압 증기 실린더가 더 큼.
물론 뒤로 갈수록 열효율이 떨어진다는 것은 알겠지만 한번 쓰고 버리긴 아까우니까.
(물론 이 증기조차도 식혀서 다시 물로 재활용하기도 한다.)
3단 팽창 엔진은 1881년에 상용화되서 1884년에 HMS 빅토리아에 처음 장착되었음.
빅토리아는 16.25인치라는 거포를 장착했는데 분당 0.33발이라는 장전속도를 자랑해서
이후 영국이 무리하게 거포를 장착하지 않는 이유가 되었다고 전해짐.
현대 피스톤 엔진을 생각하면 나름 괜찮아 보이겠지만 3단 팽창 엔진에는 단점이 있었음.
1. 진동이 주기적으로 생김.
2. 피스톤이 움직여야 하는 공간이 필요함.
3. 당시 가공기술의 한계로 고압 증기를 모으기 힘듬.
4. 3과 복합적인 이유로 조잡한 피스톤은 관리하기 어려웠음.
증기가 줄줄 세고 윤활유를 너무 발라서 기름 냄새가 풀풀나는 엔진은 환영받는 존재는 아니였음.
타이타닉을 비롯한 거대 여객선처럼 3단 팽창 엔진의 진동을 최소화해서 편안함을 보장한다고 할 정도로
3단 팽창 엔진도 기술의 발달에 따라 단점을 줄여나갔고 전성기가 오래 갈 줄 알았지만
1897년에 파슨스 경이 증기터빈을 만들어 선보이면서 전성기의 막을 내리게 됨.
증기터빈은 3단 팽창 엔진과 비교해서 진동이 없고 높이도 낮출 수 있어서 큰 주목을 받았음.
특히 증기터빈은 고출력에서는 3단 팽창 엔진과 비교해서 에너지 효율이 훨씬 좋았고
영국 해군은 파슨스의 새로운 동력기관에 큰 관심을 가지게 됨.
그렇게 구축함 몇 척을 만들어 본 영국은 전대미문, 전무후무한 전함을 계획하게 되고
제1 해군경 피셔 제독의 미래 전장에 대한 예측이 반영된 전함 HMS 드레드노트가 1906년에 취역함.
당시 증기터빈은 저속에서는 효율이 크게 떨어지는 문제 때문에 여전히 3단 팽창 엔진의 자리가 남았지만
이후 증기터빈의 발전으로 3단 팽창 엔진은 민간 선박에서만 살아남음.
(2차 대전 당시 리버티십은 3단 팽창 엔진을 사용함)
