추진

thumb|아르마딜로 에어로스페이스의 쿼드 로켓 추진 시스템의 배기 깃털에 마하 디스크가 나타난다
추진(propulsion)은 일반적으로 강체 (또는 연결된 강체)이지만 유체와도 관련될 수 있는 물체의 병진 운동을 수정하기 위해 밀거나 당기는 모든 조합으로 힘을 생성하는 것이다. 이 용어는 두 라틴어 단어에서 파생되었다: pro, 앞 또는 앞으로를 의미하고; pellere, 추진하다를 의미한다.
추진 시스템은 기계적 동력원과 추진기 (이 동력을 추진력으로 변환하는 수단)로 구성된다.

기타 줄을 뽑아 진동적 병진 운동을 유도하는 것은 기술적으로 기타 줄의 한 형태의 추진이지만, 인간의 근육이 손가락 끝을 추진하는 것으로 간주되더라도 이 어휘에서 흔히 묘사되지는 않는다. 중력장을 통해 움직이는 물체의 운동은 장의 영향을 받으며, 일부 기준계에서 물리학자들은 중력장이 물체에 힘을 생성한다고 말하지만, 심층적인 이론적 이유로 인해 물리학자들은 이제 시공간을 자유롭게 움직이는 물체의 구부러진 경로를 추진력의 영향을 받지 않는 물체의 자연스러운 움직임으로 간주한다 (이 관점에서 떨어지는 사과는 추진되지 않은 것으로 간주되며, 사과를 지상에 서서 관찰하는 사람은 지구 표면의 반작용력에 의해 추진되는 것으로 간주된다).

생물학적 추진 시스템은 동물의 근육을 동력원으로 사용하고, 날개, 지느러미 또는 다리와 같은 사지를 추진기로 사용한다. 기술적 시스템은 엔진 또는 모터를 동력원 (일반적으로 파워플랜트라고 불림)으로 사용하고, 바퀴와 차축, 프로펠러, 또는 추진 노즐을 사용하여 힘을 생성한다. 클러치 또는 변속기와 같은 부품은 모터를 차축, 바퀴 또는 프로펠러에 연결하는 데 필요할 수 있다. 기술/생물학적 시스템은 인간 또는 훈련된 동물의 근육 노동을 사용하여 기계 장치를 움직일 수 있다.

회전 운동에 영향을 미치는 것도 기술적으로 추진의 한 형태이지만, 구어체에서는 자동차 정비공이 엔진 실린더의 뜨거운 가스가 피스톤을 추진하고 (병진 운동), 크랭크샤프트를 구동하며 (회전 운동), 크랭크샤프트가 바퀴를 구동하고 (회전 운동), 바퀴가 자동차를 앞으로 추진한다 (병진 운동)고 설명하는 것을 선호할 수 있다. 일반적인 용어에서 추진은 회전이나 진동과 같은 국소적으로 포함된 운동 형태보다 공간적 변위와 더 강하게 연관된다. 다른 예로, 회전하는 야구공 내부의 응력은 야구공 표면이 정현파 또는 나선형 궤적을 따라 이동하게 하는데, 이러한 내부 힘이 없으면 발생하지 않을 것이다. 이러한 힘은 뉴턴 운동 법칙의 추진의 기술적 정의를 충족하지만, 이 언어에서는 일반적으로 언급되지 않는다.

 차량 추진 

 항공 추진 

thumb|left|터보프롭 엔진을 장착한 투폴레프 Tu-95 

항공기 추진 시스템은 일반적으로 항공기 엔진과 프로펠러 또는 추진 노즐과 같이 추력을 생성하는 수단으로 구성된다.

항공기 추진 시스템은 두 가지를 달성해야 한다. 첫째, 추진 시스템의 추력은 비행기가 순항할 때 비행기의 항력과 균형을 이루어야 한다. 둘째, 추진 시스템의 추력은 비행기가 가속하기 위해 비행기의 항력을 초과해야 한다. 추력과 항력의 차이(초과 추력이라고 함)가 클수록 비행기는 더 빨리 가속된다.

여객기나 수송기와 같은 일부 항공기는 대부분의 수명을 순항 상태로 보낸다. 이러한 비행기에는 초과 추력보다 높은 엔진 효율과 낮은 연료 소모량이 더 중요하다. 추력은 이동하는 가스의 양과 속도 모두에 따라 달라지므로, 많은 양의 가스를 소량 가속하거나, 적은 양의 가스를 많이 가속하여 높은 추력을 생성할 수 있다. 프로펠러와 팬의 공기역학적 효율성 때문에, 많은 양의 가스를 소량 가속하는 것이 연료 효율이 더 높다. 이것이 바로 고바이패스 터보팬과 터보프롭이 수송기와 여객기에 흔히 사용되는 이유다.

전투기나 실험적인 고속 항공기와 같은 일부 항공기는 빠르게 가속하고 고속과 관련된 높은 항력을 극복하기 위해 매우 높은 초과 추력이 필요하다. 이러한 비행기에는 엔진 효율보다 매우 높은 추력이 더 중요하다. 현대 전투기는 일반적으로 저바이패스 터보팬에 애프터버너가 추가된다. 미래의 극초음속 항공기는 램제트 또는 로켓 추진 방식을 사용할 수 있다.

 지상 
thumb|지상 추진에 흔히 사용되는 바퀴
지상 추진은 지상에서 고체 물체를 추진하는 모든 메커니즘으로, 주로 운송 목적으로 사용된다. 추진 시스템은 종종 표준 응용 분야에서 엔진 또는 모터, 변속기 및 축바퀴의 조합으로 구성된다.

증기기관과 내연기관의 개발은 철도 차량과 자동차의 개발을 가능하게 했으며, 이들 모두는 어떤 형태의 동력계를 가지고 있다. 전동기는 배출량이 적고 엔진 효율이 높은 더 조용한 차량을 가능하게 했다.

 자기부상열차 
thumb|독일 엠스란트 시험 시설의 트란스라피드 09

자기부상열차(자기 부상에서 유래)는 자기 부상을 사용하여 바퀴, 차축 및 베어링과 같은 기계적 방법을 사용하는 대신 자석으로 차량을 부양, 안내 및 추진하는 운송 시스템이다. 자기부상열차는 자석을 사용하여 양력과 추력을 모두 생성하여 차량을 가이드 웨이에서 짧은 거리만큼 띄운다. 자기부상열차는 바퀴 달린 대중교통 시스템보다 더 부드럽고 조용하게 움직이며 유지 보수가 적게 든다고 주장된다. 마찰에 의존하지 않는다는 것은 가속 및 감속이 기존 운송 수단을 훨씬 능가할 수 있음을 의미한다고 주장된다. 부상에 필요한 동력은 전체 에너지 소비량의 특히 큰 부분을 차지하지 않는다. 사용되는 동력의 대부분은 다른 모든 고속 운송 수단과 마찬가지로 공기 저항(항력)을 극복하는 데 필요하다.

 해상 
thumb|250px|선박의 엔진룸 모습

해양 추진은 선박이나 보트를 물 위로 이동시키기 위해 추력을 생성하는 데 사용되는 메커니즘 또는 시스템이다. 패들과 돛이 일부 소형 보트에서 여전히 사용되지만, 대부분의 현대 선박은 모터 또는 엔진이 프로펠러를 돌리거나, 덜 자주 제트 드라이브에서 임펠러를 돌리는 기계 시스템으로 추진된다. 해양 공학은 해양 추진 시스템의 설계와 관련된 학문이다.

증기기관은 해양 추진에 사용된 최초의 기계 엔진이었지만, 대부분 2행정 또는 4행정 디젤 엔진, 선외 모터, 그리고 더 빠른 선박에는 가스 터빈 엔진으로 대체되었다. 증기를 생산하는 원자로는 군함과 쇄빙선을 추진하는 데 사용되며, 상업용 선박에 동력을 공급하는 데 활용하려는 시도가 있었다. 전동기는 잠수함과 전기 보트에 사용되었으며 에너지 효율적인 추진을 위해 제안되었다. 액화천연가스(LNG)를 연료로 하는 엔진의 최근 개발은 낮은 배출량과 비용 이점으로 인정을 받고 있다.

 우주 
thumb|left|핸콕군 미시시피의 존 C. 스테니스 우주 센터에서 시험 발사 중인 우주왕복선 주 엔진을 근접 촬영하는 원격 카메라

우주선 추진은 우주선과 인공 위성을 가속하는 데 사용되는 모든 방법이다. 많은 다른 방법이 있다. 각 방법에는 단점과 장점이 있으며, 우주선 추진은 활발한 연구 분야이다. 그러나 오늘날 대부분의 우주선은 초음속 드 라발 노즐을 통해 차량의 후면에서 가스를 매우 빠른 속도로 분출하여 추진된다. 이러한 종류의 엔진을 로켓 엔진이라고 한다.

현재의 모든 우주선은 발사에 화학 로켓(이원 추진제 로켓 또는 고체 로켓)을 사용하지만, 일부(예: 페가수스 로켓 및 스페이스십원)는 첫 번째 단계에서 공기흡입 엔진을 사용했다. 대부분의 위성에는 궤도 유지를 위한 간단하고 신뢰할 수 있는 화학 추진기(종종 단일 추진제 로켓) 또는 전기 저항 제트 엔진이 있으며, 일부는 우주선 자세 제어를 위한 운동량 휠을 사용한다. 소련권 위성은 수십 년 동안 전기 추진을 사용해 왔으며, 새로운 서구 지구 궤도 우주선은 북쪽-남쪽 궤도 유지 및 궤도 고도 증가에 이를 사용하기 시작했다. 행성 간 차량도 대부분 화학 로켓을 사용하지만, 일부는 이온 기관 및 홀 효과 추력기(두 가지 다른 유형의 전기 추진)를 큰 성공을 거두며 사용했다.

 케이블 

케이블카는 케이블을 사용하여 차량을 끌거나 일정한 속도로 내리는 다양한 운송 시스템 중 하나이다. 이 용어는 또한 이 시스템의 차량을 지칭하기도 한다. 케이블카 차량은 모터나 엔진이 없으며, 외부의 모터에 의해 회전하는 케이블에 의해 끌린다.

 동물 

thumb|upright=1.3|비행 중인 꿀벌류

동물이동은 동물이 스스로 움직이는 행위로, 달리기, 수영, 도약 및 비행을 포함한 여러 형태로 나타난다. 동물은 먹이, 짝 또는 적절한 미세 서식지를 찾거나 포식자로부터 도망치기 위해 다양한 이유로 이동한다. 많은 동물에게 이동 능력은 생존에 필수적이며, 그 결과 선택적 압력은 움직이는 유기체가 사용하는 이동 방법과 메커니즘을 형성해 왔다. 예를 들어, 먼 거리를 이동하는 극제비갈매기와 같은 철새는 일반적으로 단위 거리당 에너지가 매우 적게 드는 이동 메커니즘을 가지고 있는 반면, 개구리와 같이 포식자로부터 빠르게 도망치기 위해 자주 움직여야 하는 비철새는 비용은 많이 들지만 매우 빠른 이동 메커니즘을 가질 가능성이 높다. 동물이동 연구는 일반적으로 생물역학의 하위 분야로 간주된다.

이동에는 마찰, 항력, 관성 및 중력을 극복하는 데 에너지가 필요하지만, 많은 상황에서 이러한 요소 중 일부는 무시할 수 있다. 지상 환경에서는 중력을 극복해야 하지만, 공기 저항은 훨씬 덜 문제가 된다. 그러나 수생 환경에서는 중력이 덜 중요해지면서 마찰(또는 항력)이 주요 과제가 된다. 자연적인 부력을 가진 동물은 수직 위치를 유지하는 데 많은 에너지를 소비할 필요가 없지만, 일부는 자연적으로 가라앉으며 떠오르기 위해 에너지를 소비해야 한다. 항력은 비행에서도 문제가 될 수 있으며, 새의 공기역학적으로 효율적인 몸 모양이 이를 강조한다. 그러나 비행은 물속에서의 움직임과는 다른 문제를 제시하는데, 살아있는 유기체가 공기보다 낮은 밀도를 가질 방법이 없기 때문이다. 육지에서 움직이는 팔다리 없는 유기체는 종종 표면 마찰과 싸워야 하지만, 일반적으로 중력에 저항하기 위해 상당한 에너지를 소비할 필요는 없다.

뉴턴의 운동 제3법칙은 동물이동 연구에 널리 사용된다. 정지 상태에서 앞으로 움직이려면 동물은 뒤로 무언가를 밀어야 한다. 지상 동물은 단단한 땅을 밀어야 하고, 수영하는 동물과 날아다니는 동물은 유체(물 또는 공기)에 저항하여 밀어야 한다. 이동 중 힘이 골격 시스템의 설계에 미치는 영향 또한 중요하며, 이동과 근육 생리학 간의 상호작용이 이동 구조와 효소들이 동물의 움직임을 가능하게 하거나 제한하는 방식을 결정하는 데 중요하다.

 같이 보기 
 제트팩
 교통

 각주 

 외부 링크 

 

 
분류:운송수단 기술