| 합조단 "이승헌 교수 실험방식 틀렸다" 주장의 오류 |
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(참고 : http://www.yonhapnews.co.kr/politics/2010/06/22/0505000000AKR20100622198000043.HTML?template=2088) 합조단이 실시한 수중폭발시험의 조건은 섭씨 3천도 이상, 20만 기압 이상이며 수만 분의 1초 내 급격히 산화하는 방식이었다고 한다. 여기서 고교 물리 수준의 기본 법칙으로 이 실험조건이 어뢰 폭발 조건과 유사한가 따져보기로 하자. 합조단이 주장하는 대로 TNT 250kg에 해당하는 폭발력이라고 한다면 폭발할 때 발생하는 에너지는 TNT 1kg 이 2.175 x 1,000,000 J의 에너지를 발생하므로 250kg은 약 540MJ(mega joule)의 에너지를 발생한다고 볼 수 있을 것이다. 어뢰가 폭발한다면 결국 이 에너지가 고온으로, 운동에너지, 또는 충격파로 나타나게 된다. 따라서 어느 한 쪽을 0으로 본다면 온도나 충격파의 한계치를 어느 정도 파악할 수 있다. 급격한 온도상승으로 인한 열량 소모가 없다고 가정한다면, 즉 이 에너지가 모두 충격파로 변하였다면 그 압력은 어떻게 될까? 물론 압력은 단위 면적당의 힘이고 힘이 어떤 거리만큼 작용하였을 때가 에너지가 되므로 1m의 거리만큼 작용하였다고 생각한다면 최대 힘은 위 수치가 그대로 540 x 1,000,000N이 된다. (N은 힘의 단위로 Newton) 이것을 다시 단위 면적에 걸리는 힘이라고 생각한다면 540MPa(Mega Pascal로 Pascal은 압력의 단위)이 된다. 이 압력이 어뢰가 폭발할 때의 최대 압력으로 생각할 수 있다. 540MPa을 기압으로 변환하면 5,320기압인 데 이것은 위 기사에 난 20만 기압의 3퍼센트밖에 되지 않으며 합조단의 압력 조건이 근거 없는 부풀리기일 수밖에 없음을 이야기한다. 실제는 에너지의 상당 부분이 열 발산으로 온도 상승에 소요되므로 수치는 상당히 줄어들며 그 10분의 일인 최대치 약 50MPa 정도로 추정할 수 있으며 그 수치는 1994년에 Univ of California 에서 출판된 ‘Ignition of exploding aluminum droplets behind shock waves in water’이란 책에서 언급하고 있는 폭발로 인한 예상 압력인 6.8 ~ 40.8MPa 에 근접함을 알 수 있다. 합조단이 이야기하는 20만 기압이 얼마나 높은 것인지, 합조단은 알고나 있는지? 필자가 생각하기에는 20만 기압을 실험할 수 있는 장비나 실험실이 있는지도 의문이다. 또한, 3천 도까지 올라간다고 하는 데 어뢰의 앞부분에 3천 도까지 올라간다면 어뢰의 뒷부분에 있는 1번 글자는 흔적도 없이 타버려야 하는 것이다.
1번 글자가 남아 있는 이유로 폭발하면서 분리되었기 때문이라는 말도 하고 바닷물 때문에 냉각되어서 글자가 쓰인 부분은 온도가 많이 올라기지 않아서 그렇다는 이야기도 하는 데 그 부분은 왜 합조단이 좋아하는 시뮬레이션을 하지 않는지? 아마도 안 하는 이유는 검증이 쉽고 그만큼 쉽사리 거짓말이 탄로 날 수 있기 때문일 것 같다. 폭발하면서 분리가 되더라도 어뢰의 운동량은 고온의 충격파를 거슬릴 만큼 크지 않다. 분리가 되더라도 고온의 충격파가 순간적으로 추진체를 감싸게 된다는 말이다. 따라서 어떤 경우에서도 글자가 남을 수 있는 경우는 없게 된다. 어뢰의 운동량, 충격파의 속도, 충격파가 닿을 때의 온도 등을 시뮬레이션해 보면 숫자가 써 있는 곳의 최대 온도치를 산출해 낼 수 있다. 더군다나 어뢰의 세부 사양까지 다 가지고 있어 상당히 정확하게 산출해 낼 수 있다. 합조단이 하지 않으면 국민 검증 위원회에서, 국정 조사에서 이것을 해 보길 권한다. 압력과 관계하여 합조단이 기본적인 물리 법칙을 무시하는 또 하나의 예는 스크루와 관련된 사항이다. 합조단이 밝힌 것은 다음과 같다.
첫 번째 답변은 스크루 날개 다섯 개의 변형 정도가 각각 다르다는 점을 설명하지 못한다. 두 번째 스크루의 항복 응력(Yield Stress) 이 400MPa이라고 하고 프로펠러에 작용한 관성력이 700MPa이어서 변형이 일어났다고 하는 데, 여기서 관성력은 회전 관성력이 아니라 유체 관성력, 즉 충격파가 스크루에 도달하면서 발생하는 힘으로밖에 볼 수 없다. 그렇다면 스크루의 날개에 700MPa의 힘이 걸린다고 하는 것인 데 어뢰에서 발생하는 압력 자체가 위에서 보듯이 최대 40~ 50MPa밖에 되지 않기 때문에 700MPa은 도저히 생성되기 어려운 압력임을 알 수 있다. 더구나 어뢰 자체가 아니라 합수부가 발표하였듯이 어뢰는 선저에서 6m 아래에서 터졌다. 어뢰에서 스크루까지의 거리를 약 50m라고 본다면 어뢰의 충격파가 어뢰를 중심으로 방사형으로 퍼져 나간다고 볼 때 에너지는 거리의 제곱에 반비례하므로 스크루에 걸리는 압력은 대략 0.2MPa 에 불과하다. 이 압력으로는 스크루에 그러한 변형을 가져오기는 불가능하다. 따라서 어뢰에 아주 근접하지 않는 한 어뢰로 인해 스크루의 날개에 변형을 가져오지는 못한다. (참고로 대기압은 약 0.1 MPa이고 토네이도나 허리케인으로 집이 날아가는 압력이 약 0.13 MPa 정도임을 생각할 때 0.2MPa도 엄청난 압력임을 알 수 있다.) 유체공학에서 cavitation이라는 용어가 있는데 고속 펌프 등이 잘못 설계되었을 때 공동현상이 발생하면서 공동현상이 없어지면서 펌프의 블레이드가 상하게 되는 경우가 있다. 이 경우도 cavitation이 생길 때 최대의 압력을 보통 30MPa 로 보고 있는데 합조단은 이보다 더 높은 700MPa이 걸렸다고 한다.
합조단이 이야기한 대로 700MPa이 스크루에 걸렸다고 생각한다면 스크루 자체나 소나 등이 마치 도끼로 나무에서 갈라져 나온 줄기를 치듯이 충격파에 의해 잘려 없어져야 하고 이것은 스크루의 물성치 등만 알면 얼마든지 계산이 가능하고 또한 합조단이 좋아하는 시뮬레이션을 통해서도 입증될 수 있다. 결국 스크루의 변형은 충격파가 아니라 천안함의 하중이 직접적으로 작용하여 발생되었다고 결론지을 수 있을 것이다. 천안함의 스크루에 700MPa이 걸렸다면 어뢰에서 수직으로 6m 떨어져 있는 천암함에는 적어도 수천 MPa이 걸렸을 것이고 그렇다면 그 위에 있는 수병들은 그 충격파에 의해서만이라도 제대로 살아남은 사람이 없어야 정상이다. 적어도 객관적 사실은 이랬다 저랬다 하지 않길 바란다. 알루미늄 산화물 생성 때는 20만 기압이 조건이 되었다면 그리고 그 조건이 생존자가 없어야 한다는 결론을 낳는다면 그 조건은 과학적으로 잘못된 것이다. (위에서 회전 관성력이 아니라 충격파에 의한 유체 관성력으로 본 것은 회전 관성력이 굉장히 미약하기 때문이다.)
일리아드
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