11월에 시작되는 벤데 글로브는 전 세계를 누비는 단독 무정차 요트 경주로, 용감한 선장들이 아무런 도움 없이 3개월간의 고된 코스를 완주해야 한다는 점에서 요트계를 넘어 큰 관심을 불러일으켰습니다.
이 기간 동안 참가자들은 극한의 기상 조건, 거친 바다(특히 태평양과 남극해) 그리고 단독 항해와 같은 여러 위험에 맞닥드리게 됩니다. 따라서 벤데 글로브는 단순한 모험이 아니라, 끊임없이 한계까지, 때로는 그 이상으로 몰아붙여도 견딜 수 있는 견고하고 고성능의 보트가 필요한 도전입니다.
이 대회에 참가하는 배는 보트의 성능을 모니터링하는데 필수적인 센서와 최첨단 장비의 테스트가 필요합니다. 고성능 센서 및 극한 환경 조건을 견딜 수 있는 데이터 수집 시스템 제조로 명성이 높은 시험 및 측정 전문 기업인 HBK가 선박 장비 지원을 위해 접촉해 왔습니다.
지난 벤데 글로브 경주 기간 동안 HBK는 사이버 보안을 위한 어드벤처 프로젝트에 참여했는데, 이 프로젝트는 보트의 포일에 광학 변형률 게이지를 개발 및 설치하는 작업이었습니다.
이 foil은 선박의 선체 아래에 배치되는 특별한 '날개'로, 샤프트(선체에 들어오고 나가는 가장 길고 일반적으로 직선 부분), 베어링 평면(일반적으로 곡선) 및 팁(직선, 수직 부분)으로 구성됩니다. 보트의 속도가 빨라짐에 따라 선체는 foil의 아래쪽에 놓이게 되어 위로 올라가므로 물에 대한 저항이 적고 속도가 빨라집니다.
foil은 항해할 때(측풍) 가장 효과적이며 항해 조건이 비교적 평온할 때만 사용할 수 있습니다. 이러한 다양한 요인에 따라, 그리고 보트의 성능을 더욱 최적화하기 위해, 포일을 선체 안으로 접어 넣을 수 있는 메커니즘도 있습니다.
해양 경주에서 포일의 사용은 비교적 최근의 일이며, 2016년 벤데 글로브(4년마다 개최되는 경주)에서 처음으로 사용되었습니다. 그 효과는 빠르게 나타났습니다. 결승선에 가장 먼저 도착한 네 척의 배가 모두 그 장비를 갖추고 있었기 때문입니다. 하지만 그 기술에는 몇 가지 약점이 드러났습니다. 그 이후로 디자이너는 성능과 안정성을 모두 개선하기 위해 노력했습니다.
IMOCA (International Monohull Open Class Association)는 Thomas Ruyant를 선장으로 임명하고, 마지막 방데 글로브 Cybersecurity을 위한 IMOCA Advens를 설계하고 준비하는 회사입니다.
기술 디렉터, Laurent Bourgues는 다음과 같이 말합니다. “포일은 경기력 향상에 필수적인 요소가 되었습니다.” 오늘날 보트는 다른 것보다 foil을 중심으로 제작되고 있다고 해도 과언이 아닙니다.”
호일의 경우, 모양과 크기 면에서 끊임없이 진화하고 있기 때문에 저희는 여전히 학습 단계에 있습니다. "기술적 선택, 설계 데이터 및 한계까지 몰아붙였을 때의 동작에 대한 검증은 해상에서 이루어집니다."라고 로랑은 덧붙였습니다.
시간 부족과 자금 부족(박막 한 장에 약 15만 유로)으로 인해 실험실에서 시제품을 개발하고 테스트하는 것은 불가능합니다. “이러한 이유로 우리는 박막에 계측기를 부착하고 측정 데이터를 기록하기로 결정했습니다.” "이를 통해 선장은 배가 한계를 넘어서지 않도록 할 수 있고, 나중에 바람, 해상 상태, 배 속도 등 다른 데이터와 결과를 연관시켜 분석을 수행할 수 있습니다."라고 로랑은 덧붙였습니다.
측정 분야의 최신 기술 발전에 대한 높은 인식을 갖고 있는 올해 IMOCA 토마스 루얀트 레이싱 팀은 기존 게이지보다 내구성이 뛰어난 광섬유 스트레인 게이지를 선택했습니다. 신뢰성과 복잡한 장비에 대한 전문성으로 명성이 높은 HBK에 IMOCA 설계팀은 이번 프로젝트에도 다시 한번 도움을 요청했습니다.
카롤라 코라차가 이끄는 HBK의 남서유럽 엔지니어링 부서는 로랑 부르그와 협력하여 게이지의 특성과 포일 상 설치 방법을 정의했습니다. "저희 부서는 보통 고객사 현장과 최대한 가까운 곳에서 업무를 진행합니다." 하지만 이번 경우에는 고객의 요청에 따라 약간의 예외를 두었습니다. "토마스 루얀트 레이싱은 로리앙에 본사를 두고 있지만, 이번 회의가 이탈리아에서 열린 이유는 보트 부품 설계사인 페르시코 마린과 긴밀히 협력하는 것이 중요했기 때문입니다. 페르시코 마린은 이탈리아에 기반을 두고 있습니다."라고 카롤라는 설명합니다.
변형률 측정을 위해 FS70FBG라는 베어 파이버 형태의 변형률 측정 FBG 어레이를 선택했으며, 각 박막에 대해 4개의 측정 지점을 설정했습니다. "고객과의 논의를 통해 고객의 모든 요구사항을 이해하고 해결책을 제시할 수 있었습니다." 동일한 섬유를 사용하여 온도 측정을 수행할 수 있습니다. "그래서 우리는 그것을 맞춤 제작하고 어레이에 열 센서를 통합하기로 합의했습니다."라고 카롤라는 설명합니다.
고객의 사양에 따라 이러한 모든 측정 지점(브래그 격자)은 결정되어 광섬유를 따라 정확하게 배치됩니다. 이 광섬유는 FS22 DI 동적 광학 측정 시스템(광학 인터로 게이터라고도 함)에 연결되어 광학 측정을 기존 수집 시스템에서 사용할 수 있는 디지털 데이터로 변환합니다. 가장 먼 측정 지점과 광 인터로게이터 사이의 거리는 5미터로, 30미터 이상의 광섬유가 필요한 일부 응용 분야와 비교하면 상대적으로 짧은 거리입니다.
이러한 기술적 선택은 2019 년 1분기에 시작되었습니다. 당시 IMOCA 토마스 루얀트 레이싱 팀은 10월 27일 르아브르에서 브라질 살바도르 데 바이아까지 항해하는 2인승 트랜스아틀란틱 자크 바브르 경주에 참가하기 위해 시간과의 싸움을 벌이고 있었습니다. 그래서 실질적인 이유와 시간 절약을 위해 당초 계획했던 밀라노가 아닌 로리앙에서 포일 제작이 완료되었습니다. HBK의 엔지니어링 팀은 유럽 전역에 걸쳐 전문성을 갖추고 있어 이러한 계획 변경에 쉽게 적응할 수 있었습니다.
그 결과, 광학 측정기의 설치는 HBK 프랑스 지사에 근무하는 현장 서비스 엔지니어인 니콜라스 비소이아누가 담당했습니다.
여러 겹의 탄소 섬유로 구성된 기술적인 적층 구조로 이루어진 이 호일은 광섬유와 통합되도록 특별히 설계되었으며, 외부 부분에는 홈이 있습니다. Nicolas가 설명하는 것처럼이 홈에 섬유를 삽입하는 것은 세심한 작업입니다. "이것들은 비교적 무겁고 다루기 어렵기 때문에, 제가 좋은 조건에서 작업할 수 있도록 호일을 고정했습니다." 최적의 성능을 얻으려면 광섬유를 정확하게 배치하고 접합에 세심한 주의를 기울이는 것이 매우 중요합니다. 여기에서 실수는 수정할 수 없습니다! 이 분야에서 HBK는 경쟁사와 차별화되는 전문성을 확보했습니다. 결론적으로, 허용 가능한 불확실성 범위 내에서 μm/m 단위의 정밀도를 제공할 수 있어야 합니다. 이러한 수준의 전문성은 달성하기 어려운 것입니다.
사용된 X120 접착제는 이 분야의 전문성을 보여주는 예이기도 합니다. 이 타입의 게이지를 장착하기 위해 특별히 설계되었습니다. 표면과 같은 높이가 될 때까지 홈을 채우고 보호 층을 추가하여 해수에 잘 견디게 합니다.
이 프로젝트는 신속하게 마무리되어 2019년 9월, 트랜스아틀란틱 자크 바브르 경주 시작 8주 전에 보트를 진수할 수 있었습니다. 몇 차례 테스트를 거친 후, 경주를 위해 준비되었습니다. 출발 직후 자동 조종 장치와 관련된 고장으로 셰르부르에서 4시간 동안 정박해야 했음에도 불구하고, Advens for Cybersecurity는 매우 효율적인 운항을 펼쳐 5위라는 훌륭한 성적을 거두었습니다. 하루만에 보트는 평균 22.30노트의 속도로 24시간 동안 521마일을 주행했습니다.
이 공연을 완성하는 데 있어서 포일은 분명 중요한 역할을 했습니다. 센서와 데이터 수집 시스템 덕분에 선장은 한계를 넘지 않고 최적으로 활용할 수 있었습니다.
-로랑 부르그.
첫 경주가 성공적으로 끝난 후, 평가가 필요했기에 기록된 데이터를 분석하고 상호 연관시켜 개선 방안을 모색했습니다. 호일에서 측정한 값은 보트의 조종성을 개선하는 데 매우 유용한 정보원입니다. “지불해야 할 대가는 소비입니다.” 로랑 부르그는 "24V에서 1A는 무시할 수 없는 수치입니다."라고 말합니다.
Nicolas Visoianu의 경우 이에 대해 조치를 취할 수 있습니다. “이 수치에는 광학 부품뿐만 아니라 데이터 처리에 필요한 모든 관련 전자 장치도 포함됩니다.” "호일은 모든 풍향 및 해상 조건에서 사용할 수 있는 것은 아니므로 이러한 소모가 영구적이지 않을 수 있다는 점을 고려해야 합니다."
Cybersecurity의 CEO인 Alexandre Fayeulle는 Advens 보트에 대해서 다음과 같이 말했습니다. “트랜샛 자크 바브르(Transat Jacques Vabre)는 사이버 보안 분야에서 Advens의 탁월한 잠재력을 입증했습니다.” 이 배는 정말 훌륭하게 만들어졌습니다. 시대를 앞서가는 배라는 느낌이 듭니다. 저희는 차기 벤데글로브에 대한 희망과 포부로 가득 차 있습니다.
그때쯤이면 HBK를 포함한 모든 사람들이 갑판에 있을 겁니다!
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