항공모함(航空母艦)에서 항공기를 이륙시키기 위해 사용되는 장치를 항공모함 캐터펄트(aircraft‑carrier catapult)라고 한다. 캐터펄트는 짧은 활주로 길이만으로도 항공기가 충분한 속도를 얻어 이륙할 수 있도록, 외부 동력을 이용해 항공기를 급속도로 가속시키는 시스템이다.
주요 유형
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증기식 캐터펄트(Steam Catapult)
- 제2차 세계대전 이후부터 대부분의 미 해군 항공모함에 적용되었다.
- 추진은 선체 내부에 설치된 보일러에서 발생한 고압 증기를 이용한다.
- 증기식 캐터펄트는 1~2분 안에 약 260 km/h(70 m/s) 이상의 속도로 항공기를 가속한다.
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전기·전자식 캐터펄트(Electromagnetic Aircraft Launch System, EMALS)
- 2000년대 초부터 미국 해군의 최신 항공모함(예: 포드급)에서 도입되었다.
- 전자기 유도(Linear Motor)를 이용해 추진력을 제공한다.
- 증기식에 비해 가속도 제어가 정밀하고, 유지보수 비용이 낮으며, 다양한 무게의 항공기에 적용 가능하다.
작동 원리
- 준비 단계: 항공기를 캐터펄트 레일 위에 정렬하고, 로프(트랙션 케이블)나 마그네틱 슬라이드와 같은 연결 장치를 부착한다.
- 가속 단계: 선택된 구동 원천(증기 또는 전자기)에서 발생한 힘이 레일에 전달되어 항공기를 급속히 가속한다.
- 이륙 단계: 항공기가 충분한 속도에 도달하면 연결 장치가 해제되고, 항공기는 활주로를 떠나 비행을 시작한다.
활용 범위
- 전투기 및 전투폭격기: F/A‑18, F‑35C, Su‑33 등 다양한 전투기 운영에 필수적이다.
- 수직 이착륙(VSTOL) 항공기: 스키드 팁이 없거나 짧은 활주로를 필요로 하지 않는 항공기도 필요에 따라 캐터펄트를 사용할 수 있다.
- 드론 및 무인 항공기: 차세대 무인 항공기의 이륙에도 적용 가능성이 논의되고 있다.
역사적 배경
- 최초의 실용적인 항공모함 캐터펄트는 1920년대 영국 해군이 개발한 "스팀 락스"(Steam Lifts)이며, 이후 미국 해군이 1930년대에 본격적인 증기식 시스템을 도입하였다.
- 2010년대에 EMALS가 도입되면서, 기존 증기식 캐터펄트를 대체하거나 보완하는 형태로 전환이 진행 중이다.
현재 상황 및 전망
- 기존 증기식 캐터펄트는 여전히 다수의 기존 항공모함에서 운용 중이며, 신형 함선은 EMALS를 기본 설비로 채택하고 있다.
- 전자기식 시스템은 가속 제어의 정밀성, 에너지 효율성, 유지보수 비용 절감 등의 장점으로 차세대 항공모함 설계에 핵심 기술로 평가받고 있다.
(※ 상기 내용은 공개된 백과사전 및 군사 기술 자료를 바탕으로 정리한 객관적 정보이다.)
