<p></p><p>*이하 존칭 생략</p><p> </p><p>만화, 진격의 거인에서 주인공 일행이 소속된 '조사병단'의 대 거인 표준 장비인'입체기동장치', 특히나 와이어 부분에 대한 나름 심오한 고찰을 수행해 보려 한다.</p><p> </p><p><b>와이어</b></p><p>와이어를 사용한다는 것 자체에 대해서는 그다지 고민의 여지가 없었다. 이미 영화판에서는와이어를 이용하여 액션도 찍고 뭐시기 뭐시기 하니까 사람이 매달려도 되는 와이어가 있다는 것은 이미 판명된 상태.</p><p>그러나 영화용 와이어 액션의 경우 오래 매달려 있는 경우가 거의 없고, 진격의거인에서 조사병단원들이 하는 것 같은 격한 움직임은 불가능한 것으로 보여, 실제로 입체 기동 장치에사용할 수 있는 와이어는 어떤 것인지 알아보기로 하였다.</p><p> </p><p><b>와이어의 인장강도</b></p><p>와이어의 인장강도는 단일 와이어가 견딜 수 있는 최대 하중을 가리킨다. 이인장강도는 금속 와이어 로프 뿐만 아니라 직물 로프에도 사용되는 단위이다.</p><p>필자가 소유하고 있는 밀스펙 낙하산줄(ROTHCO제. 소재 : 나일론 합성섬유)의경우, 단일 와이어의 인장강도가 250kg임. 그러나 인장강도만 가지고 이 와이어가 순전히 250kg을 버텨낸다고볼 수 없다.</p><p>이유인 즉슨, 다양한 상황(조사병단원들이입체기동장치를 사용할 때에 와이어에 걸리는 사용자의 체중x중력 가속도 같은)을 견디기 위해서는 명시된 인장강도에 훨씬 못 미치는 사용 하중 기준이 필요하기 때문이다.</p><p> </p><p>아래는 http://www.wirerope.co.kr/htm/r_steewirerope.htm#수명 에서 참조한 사용 목적 별 요구 안전율(한국 산업안전 공단 고시. KOSHA CODE M-31-1999)이다. 안전율이란, '절단하중(최대 인장강도)/사용하중(실제로걸리는 무게)' 의 결과값으로서, 사용 목적에 따라다른 값이 요구된다. 주로 사람이 타는 것이면 좀 더 엄격한 안전율이 요구되는 듯.</p><p> </p><p>사용 목적/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">요구 안전율</span></p><p>크레인(화물)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">5 이상</span></p><p>리프트(화물용)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">6 이상</span></p><p>리프트(승강용)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">10 이상</span></p><p>엘리베이터(화물용)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">6 이상</span></p><p>엘리베이터(승강용)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">10 이상</span></p><p>지지용(운반 시 위치 조정 등에 사용)/<span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">4 이상</span></p><p> </p><p>위에서 보면 알 수 있듯이 사람용으로는 10 이상의 안전율이 요구된다. 즉, 와이어의 최대 인장강도(절단 하중)는 사용 시 걸리는 하중의 10배를 견딜 수 있게 설정 되어야 한다는 뜻이다.</p><p> </p><p>여기서, 우선 표준 체형인 엘렌 예거의 프로파일을 가지고 와이어에걸리는 하중에 대한 분석을 해보기로 한다.</p><p> </p><p>엘런예거 : 주인공. 15세.신장170cm. 체중63kg(위키피디아에서 발췌)</p><p> </p><p>위 프로파일에서 볼 때, 엘런 예거의 체중인 63kg의 10배(안전율)인 절단하중 630kg을 가진 와이어가 있으면 사용이 가능할 것으로 보이나, 만화나애니메이션 작중에서 표현되는 입체기동장치의 움직임은 단순히 매달리는 것 뿐이 아닌 허리에 장착된 윈치를 이용해 사용자를 권양(끌어올림)하거나 와이어 끝이 박힌 지점을 축으로 호를 그리는 등 다채롭고격렬한 움직임을 선보인다.</p><p> </p><p>다음은 건설 및 운송용 크레인 분야에서 활용되는 줄걸이 각도 별 하중 계수이다.</p><p> </p><p><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/7818b03edb98b35c61583eb9432fa6cc.jpg" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p><br></p><p>여기서 하중계수가 2.0이라면 실제로 와이어에 걸리는 하중은 매달린 물체의 하중*2.0이 된다.</p><p>위 그림에서는 각도가 30도일 때 하중 계수가 2.0이 되는것을 알 수 있으며, 5도(거의 수평)이 될 경우 최대 11배 이상의 하중이 걸린다는 것을 알 수 있다.</p><p> </p><p>단, 이 그림은 정지 상태의 화물이 매달려 있을 경우를 산정한 것으로서, 중심을기준으로 한 원운동에 의해 발생하는 원심력에 의한 하중 증가는 고려되어 있지 않다.</p><p> </p><p>원심력을구하는 데에는 와이어의 길이, 물체의 하중, 속도와 같은값이 필요하지만 본인은 물리나 수학에 조예가 없으므로 위 그림에 나온 정지 상태의 하중 계수에 얼렁뚱땅 대충+@를 할 것이다.</p><p> </p><p>원작만화에서도 알 수 있다시피, 입체기동장치를 이용한 움직임은 상하 좌우를 막론하지 않음. 따라서 와이어에 걸리는 하중 계수는 위 그림에서 표시되는 최대 하중계수인11.74+@일 것으로 예상된다.</p><p> </p><p>따라서최종적으로 입체 기동장치에 걸리는 하중 계수를 약 14~15로 설정하기로 한다.</p><p> </p><p>그런데여기서 문제는... 저 하중계수가 항공기 조종에서 말하는 G와동의어이다.(엄밀히 따지면 실제 G와 다른 방식이지만, 회전 운동이 들어가므로 얼추 비슷해질 듯) 결론적으로 입체 기동장치사용 중에는 전투기하고는 비교도 안 되는 G가 걸린다는 얘기가 되는데...이 부분은 제대로 검증이 안 되므로 일단은 와이어에 걸리는 하중 얘기부터 마무리 하겠다.</p><p><br></p><p><b>이 부분은 정정 환영!(아무리 생각해도 15G는 안 걸릴 거 같은데...)</b></p><p> </p><p> </p><p>어쨌든위 하중계수를 바탕으로 최종적으로 와이어에 걸리는 최대 하중을 계산해보기로 하였다.</p><p> </p><p>엘렌예거의 체중 63Kg+장비의 무게로 전체 하중을 구해야 하는데, 장비의총 중량을 대략적으로나마 계산해 보기로 한다.</p><p> </p><p>입체기동 장치는 대략 3개 부위로 나뉘어져 있다.</p><p>벨트와권양기(줄 감개), 검집,봄베. 일단은 벨트와 권양기. 이 부분의 무게는추후 계산될 와이어의 무게가 가산되어야 하므로 일단 뒤로 미룬다.</p><p> </p><p>그다음은 검집.</p><p> </p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/d7deab140642adeec4292dbb30b4a7cd.jpg" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p></p><p>위 그림에서 볼 수 있다시피 검집은 봄베와 동일한 소재로 만들어져 있는 것으로 추측된다.</p><p>엘렌의정강이 부위의 길이를 기준으로 검집과 봄베의 대략적 길이를 추산해 보았다.</p><p> </p><p>앨런의키는 170. 이 경우 정강이+발+전투화 뒷굽까지의 길이를 대략 추산해보면 약 50~55센티 정도의길이로 추정할 수 있다. 이것을 토대로 검집의 길이를 약 60cm으로 추정(근데 저만한 칼집에서 저런 긴 검이 어떻게 나오지...?)</p><p><br></p><p><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/a4cb73b1a6e1a3cc045a2e6d5c143cd4.jpg" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p><br></p><p><br></p><p>그다음. 검집의 무게를 추산하기 전에 봄베의 무게를 추정해 보겠다.</p><p>위봄베와 비슷한 형태의 봄베를 찾던 도중 아래와 같은 물건을 발견하였다.</p><p> </p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"> </span></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/768cce5c4e6bae9bbac2379aa8ccd519.png" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><br></span></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;"><br></span></p><p>위물건은 할론 소화기라는 물건으로 내용물 용량이 1킬로그램이고 길이30cm, 굵기 8cm의 스테인레스 스틸 용기가 약600그램이다. 단, 작중의 묘사에서 입체기동장치에사용된 금속은 고도로 경량화 되었다는 설정에 따라, 600그램보다는 적게 나갈 것으로 추측된다.</p><p>위에서칼집의 길이를 구했을 때 약 60 여 cm이었고, 육안으로 봤을 때 길이 차가 크게 나지 않는 것으로 볼 수 있으므로, 칼집에붙어있는 봄베의 무게는 소화기 용기*2-경량화에 따른 무게 감소 즉,600*2-x라고 볼 수 있을 것이다. 편의상 여기서는 이 금속의 무게를 알루미늄과 동급으로처리할 것인데, 알루미늄의 무게는 같은 부피라고 가정했을 때 스테인레스 스틸의 3분의 1이다.</p><p> </p><p>최종적으로봄베의 무게는 (600*2)/3*2개, 양쪽을 다 합쳐 800g이라는 결론을 이끌어 낼 수 있다.</p><p><br></p><p><br></p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/059afbe62caf1f378695cad1222866cd.png" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p><br></p><p><span style="font-size: 10pt; line-height: 1.8;">이것을 바탕으로 칼집과 칼집에 포함된 6개의 칼날의 무게를 구해보겠다.</span></p><p> </p><p>육안상 칼집은 넓이가 봄베의 약 1.5배로 보이고, 폭은 봄베와 동일, 길이는 봄베보다 약간 긴 정도라는 것을 알 수 있다. 외관상으로는 칼집의 외부를 이루고 있는 금속은 통짜의 판재로 보이지만, 내부 구조가 어떻게 되어 있는지 파악되지 않으므로 판재의 두께에 의한 무게 증가는 배제하도록 하겠다.</p><p> </p><p>단순한 계산을 거쳐, 칼집 자체에만 봄베 무게의 1.5배를 할당한다. 결과적으로 칼집 두 개의 무게는 약 1.2Kg이 된다.</p><p> </p><p>여기에 칼집의 여섯 개의 슬롯에 꽂힌 칼날의 무게를 구할 것인데, 이 부분 역시 대강 계산하여 칼집의 무게에서 대략 200g을 빼고 계산할 것이다.</p><p> </p><p>다시 정리를 해보자면, 봄베+칼집+칼날의 무게는 0.8Kg+1.2Kg+1Kg으로 대략 3Kg으로 추산하였다. 결과적으로 봄베+칼집+칼날 두 세트의 무게는 약 6Kg으로 추정하였다.</p><p> </p><p>여기까지, 권양기를 제외한 엘렌의 무게는 63Kg+6Kg+@(옷이나 기타 장구류)였다.</p><p><br></p><p>마지막으로 권양기인데, 와이어의 무게가 포함된 권양기의 무게를 추정하기 전에, 지금까지 계산된 하중을 버틸 수 있는 와이어에 대해서 알아보기로 한다.</p><p><br></p><p>현재까지의 무게는 대략 70~73Kg으로 볼 수 있을 것이다.</p><p><br></p><p>저 위에서 계산한 최대 하중 계수인 15*73Kg을 하면, 극한의 상황에서 와이어에 걸리는 하중은 약 1095Kg. 1톤이 넘는 수치다!</p><p><br></p><p>그런데 맨 위의 와이어 안전율에 대한 항목을 보면 사용 하중(위에서 계산한 1095Kg)의 10배에 해당하는 수치를 견딜 수 있어야 사람이 탑승하는 용도로 사용할 수 있었다.</p><p><br></p><p>그렇게 되면 결과적으로 입체기동 장치에 사용되는 와이어는 1095kg의 열 배. 즉, 10.95t를 견뎌야 한다는 계산이 나온다.</p><p><br></p><p>인터넷을 뒤져서 강철 와이어들의 제원표를 살펴 본다.</p><p><br></p><p> </p><p style="text-align: left;"><img src="http://thimg.todayhumor.co.kr/upfile/201304/84f7a1e4040638b9b6695a6127ae1c95.png" class="txc-image" style="clear:none;float:none;" /></p><p><br></p><p><br></p><p>이 도표는 철심으로 된 와이어의 굵기와 최대 사용 하중을 표시한 도표이다.</p><p><br></p><p>앞서 말한 것과 같이 절단 하중이 10톤급인 물건을 사용해야만 입체 기동 중 와이어가 파손되지 않는다.</p><p>위 도표에서는 굵기 12.6mm의 헤라클레스 와이어가  약 10t 오버의 절단하중을 가지고 있다.</p><p><br></p><p>적어도 이 정도 급은 되어야 입체기동에 필요한 최소 요구 조건을 만족하는 것이다!</p><p><br></p><p>그런데 문제가 생겼다. 와이어의 지름이 12.6mm라니... 이렇게 해가지고는 여섯바퀴만 감아도 두께가 14cm나 된다. 더군다나, 길이로는 암만 좋게 봐줘도 입체기동장치의 권양기에 2미터 이상 들어갈 것 같지가 않다.</p><p><br></p><p>그렇다면 여기서 몇 가지 설정을 변경해야 한다.</p><p><br></p><p>사실은 조사병단은 안전율 따위는 무시하고 겨우 한계 하중을 버틸 수 있는 얇은 와이어를 쓰고 있든가, 아니면 현실 세계에서는 12mm나 되는 두꺼운 와이어를 써야만 버틸 수 있는 하중을 목측 6~8mm정도 되는 와이어로 버틸 수 있게 하는 기술을 가지고 있든가.</p><p><br></p><p>그러나 의외로 조사병단의 기술부의 능력이 뛰어나고 우리가 모르는 최첨단 신소재가 사용되고 있을지도 모른다. 애시당초 고도로 경량화된 비밀의 금속을 다루는 집단이니 후자가 더 타당할 수도 있겠다.</p><p><br></p><p>얘기가 좀 흐지부지 된 거 같은데, 한번 정리해 보자.</p><p><br></p><p><b>1. 입체 기동 장치 사용 시 와이어에 걸리는 하중은 사용자와 장구류를 포함한 하중을 70+@Kg이라고 가정하였을 때 하중 계수에 의해 약 1톤에 달한다.</b></p><p><b><br></b></p><p><b>2. 이런 입체 기동을 안전하게 수행하려면, 적어도 위 하중의 10배의 하중을 버틸 수 있는 와이어가 필요하다.</b></p><p><b><br></b></p><p><b>3. 현실에서 위 무게를 버틸 수 있는 와이어의 굵기는 약 12.6mm이다.</b></p><p><b><br></b></p><p><b>4. 가설은 두 가지. 조사병단이 형편없는 절단하중을 가진 와이어를 지급하고 병사들을 사지로 내몰고 있든가, 병단 기술부의 기술이 졸라 짱짱맨이든가.</b></p><p><b><br></b></p><p><b>사족 : 얼렁뚱땅 하중계수 15G라는 값이 나오기는 했는데 괜찮은거냐, 이거.</b></p><p><b><br></b></p><p><b><br></b></p><p><b>추신 : 하중계수 부분 정정해주실 분이 계시면 좋겠습니다. 하중 계수에 따라서 이 분석 결과 자체가 크게 달라지니...</b></p><p></p>