선박의 과학 – 선박의 추진기

추진장치는 수상 또는 수중에 떠 있는 선박 또는 잠수체를 어떤 속도로 운항할 때 대상체를 밀어주는 추진력을 발생하는 장치이다. 오늘날 선박용 추진장치는 선박의 특성과 사용목적에 따라 여러가지 형태로 사용되고 있다.

선박의 추진장치에는 여러가지 종류가 있는데 그 중에 스크류 프로펠러(Screw Propeller)가 가장 보편적으로 많이 사용되고 있다. 이것은 가장 일반적인 추진장치로 바다, 강 또는 호수에서 운항하는 선박에서 쉽게 볼 수 있다. 일반적으로 추진효율도 다른 종류의 추진장치보다 비교적 높은 편이다. 선박의 특성과 목적에 따라 다른 종류의 추진기를 사용하기도 하지만, 일반적으로 스크류 프로펠러 추진장치는 소형 어선에서부터 고속 함정, 초대형 컨테이너선 또는 초대형 유조선 등 선박의 크기와 종류에 거의 무관하게 사용될 수 있다. 또한 구조적으로도 비교적 간단하고 제작비 측면에서도 다른 종류의 추진기보다는 유리하다. 이 추진기는 회전축과 연결되는 허브(Hub) 부분에 날개(Blade)들이 일체로 고정되어 있어서 고정피치 프로펠러(Fixed Pitch Propeller)라고 한다. 따라서 축이 회전하면 허브와 날개들이 일체가 되어 동시에 회전한다. 이때 회전하는 날개들의 주위유동으로 날개표면에서 압력변화 즉, 배에서 보이는 날개면(흡입면, Suction Side)에서는 압력이 낮아지고, 다른 면(압력면, Pressure Side)에서는 압력이 높아져 배의 전진 방향으로 추력이 발생한다. 배의 속도는 프로펠러 회전수를 조절하여 연속적으로 변화시킬 수 있다.

가변피치 프로펠러(Controllable Pitch Propeller)는 고정피치 프로펠러와 유사하게 추진축에 1개의 프로펠러가 장착된다. 고정피치 프로펠러는 날개가 허브에 고정되어 있는 반면 가변피치 프로펠러의 날개는 선박의 운항속도에 따라 날개들이 각각의 날개축을 중심으로 회전시켜 날개자체의 피치각을 조정할 수 있다. 따라서 CPP 허브에 연결된 축계 내부가 비교적 복잡하게 구성되고 유압장치로 날개 각도를 조절할 수 있다. 따라서 축에 연결된 엔진의 회전수를 일정하게 한 상태에서 프로펠러 날개의 피치 각도를 조절하여 추력과 선속을 조절할 수 있다. 이 추진장치의 장점은 엔진 등의 추진관련 기계장치를 가속과 감속을 하지 않고도 추력을 미세하게 조정할 수 있기 때문에 선박의 조종성능(Manoeuvrability)과 위치제어 성능을 우수하게 한다. 최근에는 유도선, 산적화물선, 컨테이너선, 중대형 어선 등에도 많이 사용되고 있다. 특히 여객선(Passenger Vessel), 페리선(Ferry), 예인선(Tug) 및 해양작업선(Offshore Vessel) 등에는 대부분 CPP를 사용한다. 앞에서 말한 바와 같이 축계의 구조가 복잡하며 초기비용이 높은 편이다.

상호반전 프로펠러(Counter- Rotating Propeller)는 동일축 상에 회전방향이 상호반대인 2개의 프로펠러가 장착되는 형태이다. 프로펠러 축은 동일축 상에 있으면서 안쪽에서 회전하는 것과 바깥쪽에서 회전하는 것으로 구성된다. 1개의 프로펠러의 경우에는 프로펠러를 통과한 물이 회전하기 때문에 물의 회전운동에너지를 바다에 버리게 되어 에너지 손실이 발생한다. 그러나 CRP 추진장치는 전방 프로펠러와 후방 프로펠러의 유체역학적인 상호작용을 이용하여 프로펠러에 유입되는 물이 2개의 프로펠러를 지나고 난 후에 회전운동에너지를 최소화 할 수 있다. 따라서 바다에 버리게 되는 에너지를 회수하므로써 일반 상선에 적용 시에는 추진효율을 약 6∼7% 정도 향상시킬 수 있다. 그리고 CRP는 더 작은 직경으로도 고정피치 스크류 프로펠러와 동일한 추진력을 얻을 수 있으므로 프로펠러와 선체와의 간격을 크게 할 수 있다.

이런 상호 간격의 증가는 프로펠러 캐비테이션으로 발생하는 변동 압력이 선체에 미치는 영향을 감소시키므로 선체의 진동을 줄일 수 있다. 또 다른 장점은 2개의 프로펠러가 서로 반대방향으로 회전하여 토오크 균형(Torque Balance)을 잡을 수 있기 때문에 직진성 요구되는 어뢰의 추진장치로 많이 사용되어 왔으며, 최근에는 산적화물선 및 대형 유조선과 같은 대형선박에도 활용되고 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 이중구조로 되어있는 회전축 시스템의 복잡성과 초기 투자비가 크기 때문에 활용에 제한이 있어서 주로 특수한 목적을 갖는 선박의 추진장치에 국한되어 활용되고 있다. 이러한 단점들이 보완되면 향후 대형 초대형 선박에 많이 활용될 것이다.

 

앞서 서술한 프로펠러형 추진장치가 선체 외부에 돌출 되어있는 반면에 물제트 추진장치(Waterjet Propulsion)는 선체내부에 장착이 된다. 따라서 비교적 얕은 물에서 운항하는 선박에도 사용이 가능하고 어장과 같이 그물이 설치되어 있는 곳에서도 추진기가 그물에 걸리지 않고 선박의 운항이 가능하다. 물제트 추진장치는 고속으로 운항할수록 추진효율이 증가할 뿐 아니라 임펠러가 유도관 내부에서 회전하므로 고속선에서 사용되는 일반 프로펠러에서 문제가 되는 캐비테이션 제어 관점에서도 매우 유리한 추진장치이다. 따라서 선체의 진동과 소음을 감소할 수 있어서 여객선, 고속함정, 어선, 소형 고속선(High Speed Craft), 수륙양용 장갑차 등에 매우 다양하게 활용되고 있다. 최근에는 대형 선박 및 초고속선의 추진장치로 활용이 급속히 증가하고 있다. 물제트 추진장치의 구성은 그림에서 보는 바와 같이 흡입구(배 바닥면에 물을 빨아들이는 부분), 유도관(흡입구에서 펌프위치까지 이르는 관로), 펌프(축에 연결되어 회전하는 임펠러와 정지한 채로 물의 흐름을 좋게하는 스테이터로 구성), 노즐(물을 배의 뒤쪽으로 분사하는 부분), 조향장치(노즐에서 분사되는 제트유동의 방향을 바꾸어 배의 진행방향을 조절하는 장치) 그리고 이를 제어하는 각종 유압 제어장치로 구성된다.

보이스 슈나이더 프로펠러(Voith- Schneider Propeller)는 배의 밑바닥에 원판을 수면에 거의 평행으로 설치하고 각각의 날개가 원판에 수직하게 설치된다. 원판이 1회전하는 동안에 각각의 날개들은 자신의 축 주위를 1회전한다. 각 날개들이 원판의 회전각도 위치에 대하여 자신의 회전각도는 C점의 위치에 따라 달라지면서 각 날개들에 작용하는 힘의 합력 방향으로 추력이 발생하게 된다. 다음 페이지에 있는 그림은 이 프로펠러가 반 시계방향으로 균일한 각속도 ω로 회전하면서 배가 왼쪽으로부터 오른쪽으로 균일한 속도 Vo로 전진하는 상태에 각 날개에 작용하는 힘의 방향을 보여준다. 여기서 T는 각 날개에 작용하는 추력, N은 각 날개에 걸리는 법선력을 나타낸다. 그림 (a)는 날개에 작용한 힘의 합이 배의 진행방향으로 된 상태이고, 그림 (b)는 후진방향으로 추력이 발생한 상태이며, 그림 (c)는 배의 우현방향으로 추력이 작용하는 상태를 보인다. 이와같이 중심점 C의 위치를 조절하여 추력의 방향과 힘의 크기를 조종할 수 있어서 주기관을 멈추거나 역전시키지 않고도 배를 멈추거나 배의 속도와 방향을 조종할 수 있는 장점을 갖고 있다. 이런 특징은 혼잡하고 협소한 지역에서 저속으로 움직이면서 우수한 조종성능을 발휘해야 하는 배에 매우 적합하다.

덕트 프로펠러(Duct Propeller)는 노즐 내부에 프로펠러가 있는 형태로서 가속형 덕트 프로펠러와 감속형 덕트 프로펠러가 있다. 이 추진장치는 프로펠러의 부하가 큰 경우에 노즐을 사용해서 효율의 증가를 얻을 수 있다. 가속형 덕트 프로펠러는 덕트의 형상이 유속을 가속하도록 되어 있어서 프로펠러의 부하가 큰 경우 또는 프로펠러의 직경이 제한되는 경우에 사용된다. 가속형 덕트는 부하가 큰 프로펠러의 효율을 증가시키는 수단으로 사용된다. 감속형 덕트 프로펠러는 덕트의 형상이 유속을 감속하도록 되어 있어서 노즐 내부에서 즉, 프로펠러에서의 정적압력이 증가하도록 되어있다. 따라서 이 추진장치는 캐비테이션 발생을 지연시킬 수 있기 때문에 함정의 추진장치로 사용되고 전술상 중요한 캐비테이션 소음을 줄일 수 있다.

전류고정날개 추진장치의 모습은 고정피치 프로펠러의 바로 전방에 프로펠러와 유사하게 생겼으나 회전하지 않는 스테이터(Stator)가 장착된다. 이 스테이터의 역할은 배에 의하여 발생하는 불균일한 물의 흐름을 잘 정류하여 프로펠러로 유입되도록 함으로써 추진시스템 하류로 빠져나가는 물의 회전운동에너지를 최소화여 추진장치의 효율을 향상시킨다. 이 추진장치는 주로 대형선박에 효과적으로 적용될 수 있으며, 에너지절약 추진장치로 각광을 받고 있다. 특히 이 추진장치는 기존의 선박 추진장치에 스테이터를 추가적으로 장착이 가능하므로 적용이 비교적 용이한 편이다. 현재 해외에서는 실용화 단계에 있다.

기존의 일반적인 추진시스템의 동력전달체계 및 추진방식이 “주기관(동력원) → 감속기어 → 축계 → 프로펠러”인 반면에, 선회식 전기추진장치는 “주 기관(동력원) → 발전기(Generator) → 제어기(Driver) → 전동기(Electric Motor) → 프로펠러” 방식을 채택하고 있다. 여기에 사용되는 프로펠러는 고정피치 프로펠러와 상호반전 프로펠러로 2가지 유형이 있다. 선회식 전기추진장치는 선체외부에 설치되고 추진장치 자체가 좌우로 회전하므로 조종성능이 우수하고, 축계 및 타가 필요치 않아 기존 선박의 축계에 의한 동력전달방식의 제한에서 벗어날 수 있다. 따라서 주기관 등 선체내부 배치의 유연성 증가로 선형의 단순화가 가능하고 선박의 생산성이 유리하여진다. 또한 선체저항 및 추진기의 성능이 향상되어 운항효율이 제고되며, 조종성능과 진동 및 소음 성능이 매우 양호하여지는 장점을 갖고 있다. 반면에 시스템 전체의 중량이 커지고 제조원가가 높은 단점을 갖고 있어서 조종성능, 토오크 특성, 응답성 등의 우수한 성능과 기능을 필요로 하는 쇄빙선, 해양조사선, 해저석유 굴착선, 함정, 잠수함과 같은 특수 목적의 선박에 주로 적용되어 왔다. 요즈음에는 호화여객선, 컨테이너 피더선, LNG선, 컨테이너선, Ro-PAX, 등의 다양한 선박에 사용되고 있다.

초전도 전자추진 시스템(Superconducting Electro Magneto-Hydro-Dynamic Propulsor, 일명 ‘MHD 추진기’)은 기계적 동력을 이용하여 프로펠러 등 장치의 회전운동을 통하여 추력을 얻지 않고, 전자력을 이용하여 물의 흐름을 가속하여 추진력을 얻는다. 이 시스템의 추력발생 과정은 “기관(원동기) → 직류 발전기 → 초전도 전자석 → 전자력발생 → 추력발생” 이다. 초전도자석에 의하여 해수중에 강한 자장을 형성하여, 그 자장 중에 전류를 흘림으로 발생하는 전자유체력을 직접 추진력으로 이용하는 방법이다. 이것은 플래밍의 왼손법칙(Fleming’s Left Hand Rule)에 따르는 것으로 자장에 교차해서 전류를 흘리면 자장과 전류가 만드는 면에 수직방향으로 힘이 발생한다. 즉, 왼손의 인지를 자장으로, 중지를 전류의 방향으로 향하고, 이들에 직각방향으로 엄지를 펴면 엄지 방향이 힘의 방향이 된다. 이 힘을 ‘로렌츠 힘(Lorentz Force)’ 또는 ‘전자력’이라 부르며 배를 전진시키는 추진력이 되는 것이다. 따라서 물속에서 프로펠러를 돌려서 추진력을 얻던 기존의 방식과는 전혀 다른 추진시스템으로, 프로펠러 축계(Shaft)와 프로펠러가 필요하지 않게 된다. 이 추진시스템의 장점은 회전장치를 통하지 않고 해수에 힘을 직접 전달하므로 진동과 소음이 거의 없다. 선체반류에 의한 비정상 힘이 없고 선체저항을 감소할 수 있다. 또한 순발력이 뛰어나고 역전을 포함하여 속도제어가 용이할 뿐아니라 전자력의 작용범위를 키워 높은 효율을 얻을 수 있으며 고속화가 가능하다. 현재로서는 저속에서 시험단계에 있으나 향후 초전도재질 및 초전도 전자석 개발, 시스템 경량화, 고밀도 전류용 코일, 자기 차단시스템, 저온유지 시스템 등의 주변 핵심기술이 개발되면 초전도 전자추진선의 실용화가 이루어질 것이다. 적용 대상선박으로는 초고속 화물선, 고속여객선, 수상함, 잠수함, 어뢰 등으로 크게 활용될 것으로 기대된다.

전자석에 보통 사용하는 동이나 알루미늄 코일은 전기저항이 크므로 고밀도 전류를 흘릴 수가 없다. 코일감는 수를 많이하여 대형화로 할지라도 자장발생율이 나쁘다. 따라서 보통 재질의 코일(Coil) 사용은 한계가 있다. 이 때문에 극저온에서 전기저항이 “0”이 되는 물질 즉, 초전도 재료를 이용한 코일로 전자석을 만들어야 한다. 이렇게 만들어진 전자석을 ‘초전도 자석’이라고 한다.

 

대륙간 물동량의 증가와 물자 수송시간 단축을 위하여는 선박의 대형화 및 고속화는 필수적이며 지구촌이 보유하고 있는 화석 연료량도 한정적이기 때문에 대체에너지로 원자력이용은 필연적일 것이다. 원자력 추진장치를 장착한 선박을 원자력선 이라고 부른다. 현재까지의 원자력 추진장치는 주로 미국, 영국, 프랑스, 소련, 중국에서 잠수함과 수상함정에 많이 활용하고 있으며, 상선에는 소수의 쇄빙선에 적용하고 있고 일부의 시험선을 운항하고 있다.

원자력선은 일반 선박에서 주기관으로 사용되는 디젤 또는 증기기관 대신에 원자력 기관을 주기관으로 한다. 원자력 기관은 원자로에서 가열된 1차계 냉각수를 열 교환기를 거쳐 2차계 냉각수를 증기로 하여 터어빈을 돌려 추진축의 회전력을 얻는다. 원자력선의 장점은 연료중량이 매우 작아서 대마력 선박, 장거리용 선박과 가동율이 높은 선박일수록 유리하다. 연료유 탱크, 연료유 이송계통장치의 최소화가 가능하여 선박에 화물적재량을 높일 수 있다. 그리고 연소시 공기가 필요치 않아 선박의 잠수화가 가능하여 북극점을 경유하는 신항로 개척이 가능하다. 더욱이 연소배기 가스(CO2, SOx, NOx 등)가 배출되지 않기 때문에 지구온난화 방지, 자연환경 파괴 등 환경보호 측면에서 유리하다. 반면에 방사선 및 방사성 물질이 존재하므로 원자력 기관의 안전을 확보하는데 건조비 및 운항경비가 높아지는 단점이 있다.

스크류형 추진기가 엔진에 의해 회전하면 물을 뒤로 밀어내게 되고 그 반작용으로 추진력이 생겨 선박을 전진시킨다. 이러한 추진 원리를 좀더 상세하게 살펴보면, 스크류형 추진기는 여러 개의 날개를 갖고 있고, 이 날개들은 선풍기 날개처럼 회전면과 각을 갖고 있어, 추진기가 회전하면 날개의 한쪽 면은 물을 뒤로 밀어내고 반대면은 앞쪽의 물을 빨아들이게 된다. 물을 밀어내는 날개면은 압력이 높아지고, 빨아들이는 쪽은 낮은 압력이 되어 흡입력을 받게 된다. 따라서 나선형 추진기가 회전하면 이러한 날개 양쪽 면의 압력 차이가 발생하고 전진 방향으로 힘을 받게 되어 추진력이 생기게 된다.

이와같이 작동하는 추진기의 성능을 결정하는 요소에는 추진기의 형상, 추진기가 부착되는 위치, 추진기에 동력을 제공하는 엔진의 힘과 대응하는 회전수, 대상선박 특성들(배의 크기와 모양, 운항 속도) 등 여러 가지가 있다. 추진기에서 요구되는 성능은 선속에 해당하는 추력 발생과 엔진마력 흡수, 최고의 추진효율, 날개가 회전할 때 받는 물의 힘을 견디는 강도 등을 만족해야 한다. 그리고 날개가 회전할 때 날개 표면에 발생하는 캐비테이션이 야기하는 문제점들이 최소화 되도록 유체역학적으로 정교하게 설계되어야 한다.

선박이 운항하는 상태에서는 추진기 부하상태에 따라 “캐비테이션(Cavitation)”이란 현상이 발생한다. 보통 대형 선박이나 고속선의 경우에는 통상의 운항 속도에서 추진기에 굉장히 큰 추진력이 요구된다. 이는 추진기 날개면의 앞뒤 양쪽면의 압력차가 매우 커지는 경우에 해당한다. 즉, 압력을 받는 날개면은 압력이 크게 상승하고, 흡입을 받는 날개면은 압력이 상당히 떨어지게 된다. 물과 같은 액체는 온도 변화가 없더라도 압력이 떨어지게 되면 액체로 더 이상 상태를 유지하지 못하고 기체로 끓는 변화가 일어난다. 물의 경우, 일정온도에서 액체가 기체로 상태변화를 일으키는 압력(15℃에서 약 3kPa)이 존재하게 되는데 이를 수증기압(Vapor Pressure)이라 부른다.

대형 선박의 경우에는 보통 운항 상태에서 추진기 날개의 흡입면에서 압력이 수증기압보다 더 낮아지게 되는데 이때 날개 위를 지나던 물이 순간적으로 수증기로 변했다가 다시 압력이 회복되어 수증기압 이상으로 상승하면 물로 변하는 현상이 발생하는데 이를 “캐비테이션 현상”이라 부른다.

보통 선박의 추진기는 선체 뒤쪽에 위치하기 때문에 운항시 추진기에 유입되는 유동은 선체형상의 영향을 받아 불균일하게 된다. 추진기가 회전할 때 각 회전 각도 위치마다 유입 속도가 달라 캐비테이션 현상이 특정 각도 영역에서만 발생한다. 추진기가 회전함에 따라 이러한 캐비테이션이 주기적으로 생성, 성장, 붕괴 및 소멸과정을 반복하게 된다. 추진기 흡입면 날개 위를 지나는 물이 수증기압보다 낮은 영역에서 수증기인 기포로 변했다가 그 영역을 벗어나 다시 수증기압 이상인 영역에 이르면 기포에서 다시 물로 바뀌면서 캐비테이션이 소멸하게 된다.

이와같이 캐비테이션 붕괴 및 소멸 과정이 순간적으로 일어나기 때문에 기포에서 액체인 물로 변하는 과정에서 부피가 갑자기 축소하면서 강한 충격력이 추진기 날개 면에 가해진다. 이러한 충격력은 상당히 크기 때문에 지속적으로 캐비테이션이 발생할 때는 추진기 날개 표면을 침식시키는 피해를 주기도 한다. 심한 경우에는 운항 중에 날개가 부분적으로 파손되거나 날개자체가 유실될 수도 있다.

추진기 회전에 따라 날개 위에서의 주기적인 캐비테이션 발생과 소멸은 가까이 있는 선체표면에 변동압력을 가하게 되고 이는 선체 진동을 일으키는 주요 원인으로 작용한다. 실제로 컨테이너선, 가스운반선, 탱거선 등에서 캐비테이션 유기 진동으로 선체 일부가 심한 진동을 겪기도 하며, 심한 경우에는 국부적으로 균열을 발생시켜 매우 심각한 경우도 있다. 또한 함정의 경우 고도의 정확도를 요구하는 무기체계 장비들이 심한 진동을 하게되면 조준성능 저하 등 전술적 측면에서 문제점을 줄 수 있다.

    

캐비테이션은 수중방사소음을 유발하는데 그 소음 수준이 상당히 커서 선체 내부로 전달되는 소음은 작업 환경을 나쁘게 만들고, 방사되는 소음을 원거리 탐지 장치에 노출된다. 자신이 발생하는 소음을 최소화하여 피탐률을 낮게하여 적의 공격은 피하고, 적이 발생하는 소음은 빨리 정확히 음탐하여 공격해야 하는 함정, 잠수함, 어뢰의 추진장치에서는 매우 중요하게 다루어지는 분야이다.

한편 추진기 날개에 캐비테이션이 과도하게 발생하면 추진효율이 급격히 저하되어 선박 추진성능이 떨어지게 된다. 이러한 캐비테이션 현상은 추진기 날개 위에만 발생하는 것이 아니라 타의 표면, 프로펠러 축을 지지하는 스트럿 등에도 발생한다. 이와같이 선박의 부가물에 발생하는 캐비테이션도 표면 침식, 진동 및 소음을 유발한다.

캐비테이션은 발생하는 형태에 따라 여러가지 종류로 분류된다. 날개 위에 얇게 펴진 형태로 생기는 경우는 얇은막 캐비테이션이라 하고, 방울 형태로 생기는 경우는 방울형 캐비테이션, 구름 형태는 구름형 캐비테이션이라 한다. 발생하는 위치에 따라서도 구분되어지는데, 날개 끝의 와류를 따라 가늘고 길게 생기는 것을 날개 끝 보오텍스 캐비테이션, 날개뿌리 부근에 발생하는 뿌리 캐비테이션, 추진기 축 끝단에서 발생하는 것을 허브 보오텍스 캐비테이션이라 한다. 이러한 캐비테이션 종류에 따라서 추진효율 감소, 날개표면 침식유발, 수중 방사소음 수준, 선체 진동에 주는 기진력 정도가 다르다. 따라서 발생한 캐비테이션 특성과 대상선의 목적에 따라 캐비테이션 제어기법이 다르게 적용된다.

추진기 설계에 있어서 캐비테이션 성능제어는 매우 중요한 요소로써 설계 단계에서 추진기의 캐비테이션 성능을 정확히 예측하는 것이 필수적이다. 캐비테이션 특성은 추진기의 형상과 추진기에 유입되는 유동속도 분포를 결정하는 선체형상에 따라 결정된다. 따라서 추진기 설계단계에서 정확한 캐비테이션 성능을 예측하기 위해 모형시험을 병행하여 실시하게 된다. 실선 추진기에 발생하는 캐비테이션 현상을 축소된 모형 추진기에서 재현하기 위해서는 유동 전영역의 압력을 자유롭게 조절할 수 있는 시험 장치가 필요하다.

밀폐된 구조로서 압력 조절을 할 수 있고 관측부의 속도를 조절할 수 있는 이런 장치를 캐비테이션 터널(Cavitation Turnel)이라 한다. 캐비테이션 터널 관측부에 실선 추진기와 동일한 형상을 갖으며 크기만 일정 비율로 축소시킨 모형 추진기를 설치하여 실선의 운항상태와 같은 조건(추력상태, 캐비테이션 수)을 설정하며, 모형시험을 하면, 실선 추진기의 캐비테이션현상을 재현할 수 있다. 모형시험을 통하여 발생한 캐비테이션 종류와 안정성 등의 특성을 육안으로 관찰한다. 그리고 변동압력을 계측할 수 있는 센서를 설치하여 모형시험으로부터 실선의 캐비테이션에 의한 변동압력을 예측할 수 있다. 또한 수중 청음기를 이용하여 캐비테이션 발생에 따른 소음특성을 계측하기도 한다. 모형 프로펠러 표면에 얇게 도료를 발라 캐비테이션에 의한 추진기 날개의 침식 여부를 판단할 수 있다. 프로펠러 주위의 유속과 압력분포 등을 계측하여 선체와 추진기의 상호간의 작용을 조사하여 추진기설계에 반영한다.