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애프터버너

last modified: 2015-04-12 02:12:22 Contributors

Contents

1. 제트엔진의 추력 강화 장치
2. 세가의 슈팅 게임
3. 스타크래프트의 유닛인 발키리의 기술
4. 스타크래프트 2: 군단의 심장의 유닛인 의료선의 기술
5. GBA에 넣는 라이트
6. MSI사의 오버클럭 유틸리티


1. 제트엔진의 추력 강화 장치

AfterBurner 제트엔진의 추력 강화용 추가 장치. 기계장치를 가리킬 때는 후연기라고도 쓰며, 애프터버너 가동을 리히트(reheat), 즉 재가열이라고 표현하는 경우도 있다.


무시무시한 파워를 자랑하는 랩터의 애프터버너

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위 엔진은 F-5 전투기에 쓰여서 유명한 J85 엔진으로 위쪽은 애프터버너가 없는 모델, 아래쪽은 있는 모델. 즉 애프터버너는 실제 엔진의 뒤쪽에 연결된 긴 파이프 같은 부분이다. 이 부분은 애프터버너를 쓰지 않을 때는 그냥 잉여... 사실 되려 여기서 일종의 공기마찰 때문에 배기가스가 나갈때 속도가 줄어들다보니 추력손실까지 있다.


대체로 전투기용 엔진들이 가늘고 길어보이는 것은 이 애프터버너 탓이다.

애프터버너가 시작하는 지점에는 보통 연료분사 장치만 있을 뿐이며 별도의 점화장치는 없다. 애프터버너는 이미 뜨거워진 배기가스에 연소를 분사하기 때문에 자연적으로 추가 연소과정이 일어나기 때문. 다만 연료와 배기가스가 잘 섞이도록 불꽃안정기란 구조물이 있는데 제트 엔진 뒤에서 보면 동심원 모양으로 여러개의 고리가 보이는 그 구조물이다. 이것이 난류(즉 기류)를 만들어 배기가스를 일부러 흐트러트려서 연료와 잘 섞이게 해준다.

이렇게 추가로 연소과정을 거친 배기가스는 연료의 질량이 더해졌기에 그 자체의 질량도 늘어났으며, 엄청나게 고온인 상태이므로 분사구를 빠져나올때 평소보다 훨씬 빠른 속도와 무거운 질량을 갖고 나오게 된다. [1]

다만 사용하는 연료의 양은 엄청나서 연비만 보면 일반적인 상태보다 심하게 떨어지며 추력을 만드는 것 대비 연비로 따져도 연비가 절반 이하로 뚝 떨어진다. 실제로는 추력은 2배, 추력대비 연료소모량도 2배 이상이므로 연료소모량이 애프터버너를 쓰지 않을 때의 최대추력과 비교해서 거의 5배 이상 증가한다.

그러나 어차피 애프터버너를 쓰는 목적은 연비가 어찌되었건 최대출력을 높이는데 있기 때문에 연료는 내다버리는 것. 참고로 F-15에 쓰이는 프랫&휘트니 F100-PW-229 엔진의 경우 최대추력이 애프터버너 미 사용시에는 17,800파운드(8.1톤) 사용시에는 29,160파운드(13.2톤)이다.

이것을 쓰면 전투기 뒤꽁무니인 테일 파이프에 마치 터보라이터 같은 불꽃이 뿜어져나오는 것을 볼 수 있다.[2]

순간적으로 최대 추력이 필요한 이륙시[3] 또는 전투 상황에서 잠깐잠깐 쓰는 장비이며 이거 오래 쓰면 연료가 바로 간당간당해진다. 그리고 장기적으로는 엔진 수명을 깎아 먹는다.

애프터버너 없이 내는추력을 드라이 파워(dry power)라고 부르며, 애프터버너를 켠 것을 웻 파워(wet power)라고 하는데 마른 드라이와 젖은 바로 그 웻이다. 이유는 과거 에프터버너 개념이 없을땐 엔진 흡입구에 물을 뿌려 공기 온도를 낮추어 밀도를 높여 연소율을 높여 추력을 높이는 방법이 사용됐는데 이 방법은 흡입된 물때문에 불완전 연소를 많이 하기 때문에 매연을 만들어 환경은 물론 엔진수명과 항공기 생존성(연기는 눈에 잘띄니까)에도 문제가 되어 그만 사용되게 되었으나 이때 사용되는 용어는 현재 기술인 애프터버너에도 그대로 사용되게 된다[4].

혹은 애프터버너 없이 낼 수 있는 최대추력은 따로 밀리터리 파워(줄여서 MIL Power)라고 하며 애프터버너를 켠 상태는 그냥 최대추력(MAX Power)이라고 하기도 한다.

애프터버너를 켜지 않고도 초음속으로 순항할 수 있는 능력을 슈퍼크루징(Supercruising) 능력이라고 부르며[5] 경제성과 고속순항성능을 양립시킬 수 있기 때문에 차세대 엔진에 경우 이 기능은 필수적이다. 일례로 F-22에 장착된 F119 엔진의 경우, F100보다 22%나 강해진 추력 덕분에 애프터버너를 안 켜고 마하 1.72로 순항가능한 실력을 보여주고 있다. 충공깽. 특히 군용기에서는 적의 대공포화를 최대한 신속하게 벗어나 안전하게 귀환해야 할 필요가 있기 때문에 그 필요성은 두말할 나위가 없다.

참고로 압축기없이 이것만 쓰는 형태의 엔진이 램제트다. 실제러 SR-71의 엔진은 일정수준 이상의 초음속으로 비행시에는 아예 제트엔진쪽의 압축기는 막아버리고 애프터버너 부분만 램제트처럼 작동시킨다. 그래서 분류 명칭이 터보제트가 아니라 터보램제트.

이 비디오를 보면 애프터버너의 쌈박함(..)과 연료 소모의 위력을 볼 수 있다. 참고로 RC 모형용 엔진인데 연료를 담아둔 플라스틱 상자를 보이는 곳에 두어서 연료가 없어지는것을 실시간으로 볼 수 있다. #

전투기의 엔진 분사구는 추력을 높일수록 그 직경이 줄어드는 가변노즐(Variable Nozzle)인데, 보통 MIL 추력일때 최대한 직경이 줄어들었다가 애프터버너를 켜면 다시 늘어난다. 이는 애프터버너를 켜면 분사구에서 나오는 가스가 초음속흐름이 되어버리기 때문이다. 아음속 흐름일때는 노즐 직경이 줄어들수록 속도가 빨라지지만, 초음속 흐름일때는 반대로 노즐 직경이 넓어져야 속도가 더 빨라진다. [6]

한편 애프터버너의 벽면에는 작은 구멍이 무수히 뚫려 있는 경우가 많은데, 이것은 냉각공기가 들어오는 구멍이다. 애프터버너와 엔진 외벽사이에는 약간의 빈틈이 있으며, 이 공간으로는 엔진의 연소실을 거치지 않고 바로 압축기만 거친뒤 바로 뒤로 빠져 나온 상대적으로 찬 공기가 지나간다.[7] 그 찬공기들이 이 작은 구멍을 통해 애프터버너 안쪽으로 흘러들어와 애프터버너 벽을 일종의 찬공기로 코팅하여 애프터버너 내부의 천도가 넘는 뜨거운 열기로부터 애프터버너 금속 구조물을 지켜준다.

2. 세가의 슈팅 게임

세가의 체감형 슈팅게임. 애프터 버너 2 항목 참조. (1편은 2편의 미완성판이다)

3. 스타크래프트의 유닛인 발키리의 기술

스타크래프트 브루드워 베타 버전에 발키리에게 달려 있던 기술. 마나를 써서 레이스와 같은 속도로 움직일 수 있게 되는 스킬이었으나 삭제되었고, 그나마도 후에 발키리가 패치되어 속도가 레이스 속도와 같게 되면서 아무런 의미가 없게 되었다.


4. 스타크래프트 2: 군단의 심장의 유닛인 의료선의 기술

군단의 심장에서 추가된 기술, 쿨타임 20초로 스킬 시전 시 8초간 이동 속도가 4.25로 증가한다.

5. GBA에 넣는 라이트

GBA 시절, 백라이트가 없는 GBA를 뜯어서 그 안에 억지로 라이트를 집어 넣는(...) 애프터마켓 파츠가 있었는데, 이 라이트의 이름이 애프터 버너. 능력자들의 경우 직접하기도 했지만 실패하는 사람도 많았기에 나중엔 돈을 받고 업체에서 해주는 경우가 생겼다. 그 뒤에 백라이트가 아니긴 하지만 라이트가 달린 GBA SP의 출시로 이런 일을 하는 사람은 사라졌다.
요즘 게임기들이 라이트 따위는 기본옵션으로 달고 나오는 것과 비교하면 세월을 느끼게 된다.

6. MSI사의 오버클럭 유틸리티

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  • [1] 작용-반작용의 법칙에 의해서, 제트 엔진의 추력은 일정 시간동안 분출되는 배기가스의 질량과 속도, 즉 질유량에 의해 결정된다. 뉴튼의 운동법칙.
  • [2] 가끔 F-4 팬텀의 시꺼먼 매연이나 F-111의 불쑈와 착각하는 경우가 있는데, 전자는 J79엔진의 성능 탓이고 후자는 남은 연료를 태워버리는 것이다.
  • [3] 공대공/지 무장 전부 달고 연료까지 꽉 채우고 뜨는 항공기에게 필요한 추력은 엄청나다. 게다가 함재기가 항공모함에서 이륙할 때에는, 간혹 증기 캐터펄트가 콜드 런치되어서 기체가 바다에 빠질 위험도 있기에 반드시 켜야 한다.
  • [4] 자동차 튜닝에서도 인터쿨러를 적용한 터보차저 장착에 물 분사, 메탄올 분사 등의 방법까지 동원하는 경우가 있다. 물론 메이커 이외의 개인, 튜닝업체 등이 엔진을 손보게 되면 워런티는 당연히 날아가 버리고, 장기 내구성은 기대할 수 없다.
  • [5] 진입시 애프터버너 사용 여부는 중요하지 않으며, 사용하지 않고 초음속 진입 가능한 기체라도 추력차이 때문에 진입 순간 잠시 사용하는 편이 더 효율적인 경우도 있다. 관련 자료
  • [6] 실제로는 이렇게 노즐 직경을 넓히면 안쪽에서 약간 직경이 줄어들었다가 다시 빠져나올때 더 넓어지는 구조가 된다. 이를 라발노즐(Laval Nozzle)이라 한다.
  • [7] 터보팬 엔진은 바이패스되는 공기중 일부를 일로 돌리는 방식이다. 흔히 바이패스가 없는 것처럼 여겨지는 터보제트 엔진의 경우에도 사실 애프터버너 냉각을 위해 약간의 공기를 이런식으로 바이패스 시킨다.