본 논문은 1988년 2원에 포항 앞바다에서 침몰한 총톤수 995톤의 유조선 경신호에 대한 수중 조사 작업과 그 결과를 다루고 있다. 조사는 경신호에 의한 추가 해양오염가능성을 파악하기 위하여 2001년 9원에 약 10일간의 일정으로 수행되었으며 첨단 해양조사장비인 ROV와 유인잠수정, 초음파 투께 계측장치 등을 이용하여 선체상태와 기름의 유출상황, 선체외판의 부식상태 통을 조사하였다. 조사 결과, 선체에서 계속적으로 소량의 기름이 유출되고 있는 것으로 확인되었으며 선체의 부식 상태 조사를 위해 선체의 일부에서 선체 두께 측정이 이루어졌다. 조사 결과와 기존 사고 보고서의 내용을 바탕으로 잔존유의 양을 추정하였을 때, 조사당시 선체에는 약 600㎘의 기금이 잔존하고 있는 것으로 추정되었으며 향후 선체외판의 부식으로 인해 잔존유가 추가 유출될 가능성이 있는 것으로 판단되었다 이와 함께 유출유 확산 예측시뮬레이션을 통해 특정한 기상상태에서는 유출된 기름이 주변해역을 오염시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.
본 논문은 1988년 2원에 포항 앞바다에서 침몰한 총톤수 995톤의 유조선 경신호에 대한 수중 조사 작업과 그 결과를 다루고 있다. 조사는 경신호에 의한 추가 해양오염가능성을 파악하기 위하여 2001년 9원에 약 10일간의 일정으로 수행되었으며 첨단 해양조사장비인 ROV와 유인잠수정, 초음파 투께 계측장치 등을 이용하여 선체상태와 기름의 유출상황, 선체외판의 부식상태 통을 조사하였다. 조사 결과, 선체에서 계속적으로 소량의 기름이 유출되고 있는 것으로 확인되었으며 선체의 부식 상태 조사를 위해 선체의 일부에서 선체 두께 측정이 이루어졌다. 조사 결과와 기존 사고 보고서의 내용을 바탕으로 잔존유의 양을 추정하였을 때, 조사당시 선체에는 약 600㎘의 기금이 잔존하고 있는 것으로 추정되었으며 향후 선체외판의 부식으로 인해 잔존유가 추가 유출될 가능성이 있는 것으로 판단되었다 이와 함께 유출유 확산 예측시뮬레이션을 통해 특정한 기상상태에서는 유출된 기름이 주변해역을 오염시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.
This paper presents the results of a ten-day long survey for assessing the possibility of further oil spillage from the sunken tanker, Kyung-Shin(995 G/T), which had sunken in the East Sea, off Pohang City, in February 1988. The survey was conducted using remotely operated vehicle(ROV), manned subme...
This paper presents the results of a ten-day long survey for assessing the possibility of further oil spillage from the sunken tanker, Kyung-Shin(995 G/T), which had sunken in the East Sea, off Pohang City, in February 1988. The survey was conducted using remotely operated vehicle(ROV), manned submersible and ultrasonic thickness gauge in September 2001. The external inspection by the optical camera shows that small scale oil spill has been continued from the sunken ship. It's hull thickness was also measured at several points of the ship, using an ultrasonic sensor for assessing the current corrosion status of the sunken ship. Taking into account the results of this survey and the existing salvage report, it is estimated that the remaining oil in the tanker is approximately 600 ㎘, and this oil could be leaked into marine environment due to continuous severe corrosion if no preventive is taken.
This paper presents the results of a ten-day long survey for assessing the possibility of further oil spillage from the sunken tanker, Kyung-Shin(995 G/T), which had sunken in the East Sea, off Pohang City, in February 1988. The survey was conducted using remotely operated vehicle(ROV), manned submersible and ultrasonic thickness gauge in September 2001. The external inspection by the optical camera shows that small scale oil spill has been continued from the sunken ship. It's hull thickness was also measured at several points of the ship, using an ultrasonic sensor for assessing the current corrosion status of the sunken ship. Taking into account the results of this survey and the existing salvage report, it is estimated that the remaining oil in the tanker is approximately 600 ㎘, and this oil could be leaked into marine environment due to continuous severe corrosion if no preventive is taken.
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문제 정의
1999년 위치 수색 결과 선체가 해저면에 노출되어 있는 것이 확인됨에 따라, 경신호 선체 내의 잔존유의 유출에 따른 추가 해양오염사고 가능성을 종합적으로 판단하고, 향후 처리대책 마련을 위해 본 선박의 선체 정밀조사를 실시하게 되었다. 정밀조사는 첨단조사 장비인 심해 작업용 무인 잠수정과 1인승 유인 잠수정, 각종 해양관측장비를 이용하여 2001년 9월 18일부터 9월 26일까지 실시되었다.
경신호가 침몰하기 전의 부식 추정을 위해서는 운항 중인 선박에 대하여 2년마다 도크에서 실시하는 선체 두께 측정 자료를 사용하면 쉽게 부식 통계를 얻을 수 있겠으나 경신호가 침몰된 후 많은 시간이 경과하여 아쉽게도 경신호에 대한 두께 측정 자료는 입수할 수가 없었다. 그 대신 경신호와 유사한 선박들에 대한 두께 측정 자료를 바탕으로 부식을 추정하고자 하였다. 수집된 두께 측정 자료는 침몰할 당시의 경신호와 유사한 선령을 갖는 총 5척의 유조선에 대한 검사 자료이며 Table 12)은 이러한 선박들의 선령과 부위별 측정 지점의 개수를 정리한 것이고 Table 2는 선박별, 부위별 선체 두께 측정 자료 의 평균값과 표준 편차를 정리한 것이다.
따라서 본 연구에서는 이러한 특징들도 함께 고려하기 위하여 부식 측정 자료들을 선박별로 분류하여 확률 분포를 구하였다.
본 논문에서는 경신호의 정밀조사 결과에 바탕을 두고 잔존유의 유출에 따른 추가 해양오염 가능성 등에 관한 연구결과를 기술하였다.
본 연구에서는 경신호 침몰선체 내에 남아있을 것으로 추정되는 기름의 양을 사고 당시의 일일 오염상황 보고서와 밀폐작업 시 조사된 선체 손상 상태, 유출공 밀폐작업 결과 보고서, 선체 선수부와 해저면과의 충돌에 따른 충격의 영향으로 선체 내부 격벽의 손상 가능성 검토 결과를 바탕으로 추정하였다.
본 조사연구에서는 선체 정밀조사에 국내에서는 처음으로 첨단조사 장비인 심해 작업용 무인 잠수정과 1인승 유인 잠수정을 활용하였으며, 선체 정밀조사 결과와 사고 당시 기름 유출상황 및 유출원 폐쇄 작업 상황, 선체 손상 가능성 검토 결과를 바탕으로 잔존량 산정과 잔존 기름의 유출량 증가 가능성에 대한 분석을 하였다. 또한, 유출유 확산 예즉 시뮬레이션을 통해 잔존유의 유출에 따른 해양오염 가능성을 분석하였다.
가설 설정
그러나 이러한 기존의 연구들은 대부분 선박의 부위 별로만 확률 분포의 계수 a, B를 구하였다. 즉, 서로 다른 선박들에 대한 측정 자료 집합을 가지고 확률 분포의 파라미터를 구하더라도 선박의 같은 부위끼리는 a, B의 값이 매우 유사하게 나타난다는 가정을 바탕에 두고 있다. 그러나 이러한 개념은 부식에 영향을 미치는 조건들을 고려해볼 때 다소 자연스럽지 못하다.
제안 방법
침몰 유조선 경신호의 기름 유출공 폐쇄 작업은 1차로 1988년 3월 20일부터 4월 23일 실시되었으며, 2차 폐쇄 작업은 1988년 5월 17일부터 7월 5일까지 수행되었다. 1차 폐쇄 작업은 4점묘박(FPMS, Four Point Mooring System)으로 작업 모선을 침몰선 상부에 고정시킨 후 심해 잠수 장비(SDC, Submersible Diving Chamber)에 잠수사(혼합기체잠수)가 탑승 침선까지 하강하여 밀폐작업을 수행하는 방법으로 수행하였으며, 2차 밀폐작업은 잠수사가 수상 작업모선의 감압 탱크(DDC, Deck Decompression Chamber) 내에서 감압한 후 수중 작업용 캡슐(PTC, Personal Transfer Capsule)로 이동, 캡슐을 침선까지 하강하여 밀폐작업을 수행하였다. 사고 당시 밀폐작업을 수행한 작업자가 포항 해양경찰대에 제출한 작업일지와 결과 보고서를 바탕으로 침몰 경신호의 유출 부위 및 유출공에 대한 밀폐작업에 대한 결과를 종합하면 Fig.
(x))]이다. 각각의 선박의 부위별 부식에 대한 상대 도수를 구한 후 이 식에 대입하여 최소 자승법으로 a와 B를 구하였다. Fig.
경신호에서 유출량이 증가하여 주변 해양을 오염시킬 가능성에 대한 분석은 경신호 침몰 지점 주변 해역의 해역 특성(바람, 수온, 해수 유동)을 바탕으로 1986년부터 1995년까지 10년간 평균적 바람 상태에서의 유출유 확산 시뮬레이션 결과와 악천후 또는 태풍과 같은 특정 상황에서의 유출유 확산 시뮬레이션 결과를 바탕으로 수행되었다. 본 연구의 유출유 확산 예측 시뮬레이션은 한국 해양연구원에서 개발된 유출유 확산 예측 시뮬레이션 시스템을 활용하였다[10].
경신호의 부식 상태 추정을 위해서 본 조사 연구에서는 무인잠수정(ROV)에 장착된 초음파 두께 측정장비를 활용해 직접 수중에서 경신호의 선체 두께를 측정하고 이와 함께 유사 선박의 선체 두께 측정 자료를 분석하여 실제 측정 결과와 비교 검토하였다.
경신호의 부식 상태를 평가하기 위해서 정밀 조사 기간 동안 투입된 무인 잠수정(R0V)에 초음파 센서를 탑재하여 실제 선체 두께를 측정하였다. 그러나 선체 주변에 산재된 많은 장애물들로 인하여 선체 전체에 대한 많은 횟수의 측정이 사실상 불가능하였고 선수부와 선체 중앙부의 side shell plate 일부에 대해서만 측정이 이루어졌다.
경신호의 침몰 전 부식 상태를 추정하기 위해서 Table 2와 3으로부터 최대 평균 부식(CASE MAX) 을 나타내는 계수와 최소 평균 부식 (CASE MIN)을 나타내는 계수 그리고 계수들의 평균값을 사용한 경우(CASE AVE)에 대하여 각각 부식 평균과 표준 편차를 계산하였다. 여기서 계수들의 평균값을 사용한 경우(CASE AVE)는 상/하위 25%를 버리고 평균값을 계산하였다.
경신호의 부식 상태를 평가하기 위해서 정밀 조사 기간 동안 투입된 무인 잠수정(R0V)에 초음파 센서를 탑재하여 실제 선체 두께를 측정하였다. 그러나 선체 주변에 산재된 많은 장애물들로 인하여 선체 전체에 대한 많은 횟수의 측정이 사실상 불가능하였고 선수부와 선체 중앙부의 side shell plate 일부에 대해서만 측정이 이루어졌다. Fig.
본 조사연구에서는 선체 정밀조사에 국내에서는 처음으로 첨단조사 장비인 심해 작업용 무인 잠수정과 1인승 유인 잠수정을 활용하였으며, 선체 정밀조사 결과와 사고 당시 기름 유출상황 및 유출원 폐쇄 작업 상황, 선체 손상 가능성 검토 결과를 바탕으로 잔존량 산정과 잔존 기름의 유출량 증가 가능성에 대한 분석을 하였다. 또한, 유출유 확산 예즉 시뮬레이션을 통해 잔존유의 유출에 따른 해양오염 가능성을 분석하였다. 본 연구를 통해 수행된 침몰 유조선 경신호에 대한 정밀조사 결과와 추가 해양오염 가능성에 대한 평가 결과는 다음과 같다.
한국해양연구원에서는 침몰 선박에 의한 해양 환경오염 방지 및 해양안전 확보를 목적으로 1999년부터 침몰 선박 관리시스템 구축 연구를 추진해왔다. 본 연구에서는 1999년 측면주사탐사기(Side Scan SonarX 이용하여 경신호의 선체를 확인하였으며, 이를 바탕으로 2001년 9월 18일부터 26일까지 첨단 조사장비를 이용하여 정밀조사를 수행하였다.
선체 외판의 부식 상태 조사는 선수 수선면 상부와 선체 중앙부(3번 우현탱크 하부) 등 2개 지점을 브러쉬로 부착생물과 페인트를 제거한 후 초음파 두께 계측 장치를 이용하여 두께 계측을 실시하였다. 선수 부분에서는 두께가 8.
수집된 두께 측정 자료로부터 Weibull 확률 분포의 파라미터를 구하기 위하여 Y에 대한 Rank regression을 이용하여 Weibull 확률 분포를 선형 방정식으로 변환하였다. 다음 식은 선형 방정식으로 변환된 Weibull 확률 분포를 나타낸 것이다.
침몰 유조선 경신호의 위치 수색은 1999년 10월 19일부터 21일까지 측면주사 탐사기를 이용하여 수행되었다. 침몰 선체의 위치는 북위 36°05.
유조선 경신호는 1988년 2월 24일 온산 쌍용정유에서 저유황 벙커 C유 2,5601㎘(12,800드럼)를 적재하고 출항하여 묵호 쌍용양회로 항해 중 당일 07시 41분경 과적과 황천으로 북위 36도 05분 50초, 동경 129도 37분 09초 지점에 침몰하였다. 침몰 후 계속되는 기름의 유출을 방지하고자 국내외 기술과 장비를 동원하여 1988년 3월 18일부터 동년 7월 7일까지 총 89일간 유출공 밀폐작업을 실시하였다.
대상 데이터
사용된 두께 계측 시스템은 영국 Cygnus사의 제품으로 오차는 0.1 mm이다. 선수부에서는 총 5회의 측정이 이루어졌으며, 선체 중앙부에서는 총 43회의 측정이 이루어졌다.
유조선 경신호는 1988년 2월 24일 온산 쌍용정유에서 저유황 벙커 C유 2,5601㎘(12,800드럼)를 적재하고 출항하여 묵호 쌍용양회로 항해 중 당일 07시 41분경 과적과 황천으로 북위 36도 05분 50초, 동경 129도 37분 09초 지점에 침몰하였다. 침몰 후 계속되는 기름의 유출을 방지하고자 국내외 기술과 장비를 동원하여 1988년 3월 18일부터 동년 7월 7일까지 총 89일간 유출공 밀폐작업을 실시하였다.
1999년 위치 수색 결과 선체가 해저면에 노출되어 있는 것이 확인됨에 따라, 경신호 선체 내의 잔존유의 유출에 따른 추가 해양오염사고 가능성을 종합적으로 판단하고, 향후 처리대책 마련을 위해 본 선박의 선체 정밀조사를 실시하게 되었다. 정밀조사는 첨단조사 장비인 심해 작업용 무인 잠수정과 1인승 유인 잠수정, 각종 해양관측장비를 이용하여 2001년 9월 18일부터 9월 26일까지 실시되었다. 조사 작업은 해양조사 전용 선박을 모선으로 하였으며, 수중조사 작업에 많은 경험을 보유한 외국인 전문가 2인을 포함하여 연 인원 185명이 투입되었다.
정밀조사는 첨단조사 장비인 심해 작업용 무인 잠수정과 1인승 유인 잠수정, 각종 해양관측장비를 이용하여 2001년 9월 18일부터 9월 26일까지 실시되었다. 조사 작업은 해양조사 전용 선박을 모선으로 하였으며, 수중조사 작업에 많은 경험을 보유한 외국인 전문가 2인을 포함하여 연 인원 185명이 투입되었다.
데이터처리
경신호의 침몰 전 부식 상태를 추정하기 위해서 Table 2와 3으로부터 최대 평균 부식(CASE MAX) 을 나타내는 계수와 최소 평균 부식 (CASE MIN)을 나타내는 계수 그리고 계수들의 평균값을 사용한 경우(CASE AVE)에 대하여 각각 부식 평균과 표준 편차를 계산하였다. 여기서 계수들의 평균값을 사용한 경우(CASE AVE)는 상/하위 25%를 버리고 평균값을 계산하였다. 이 때의 shape/scale 계수는 각각 (0.
이론/모형
경신호에서 유출량이 증가하여 주변 해양을 오염시킬 가능성에 대한 분석은 경신호 침몰 지점 주변 해역의 해역 특성(바람, 수온, 해수 유동)을 바탕으로 1986년부터 1995년까지 10년간 평균적 바람 상태에서의 유출유 확산 시뮬레이션 결과와 악천후 또는 태풍과 같은 특정 상황에서의 유출유 확산 시뮬레이션 결과를 바탕으로 수행되었다. 본 연구의 유출유 확산 예측 시뮬레이션은 한국 해양연구원에서 개발된 유출유 확산 예측 시뮬레이션 시스템을 활용하였다[10]. 분석 결과 평균적 바람 상태에서는 정도의 차이는 있지만 사계절 모두 유출유가 북동방향으로 확산되고 해안으로는 부착하지 않는 것으로 나타났다(Fig.
성능/효과
- 초음파센서를 이용 선체외판의 부식량을 계측한 결과 수선면 하부에서는 건조당시(11 mm)보다 약 0.25mm, 수선면 상부에서는 약 2.85mm의 부식이 진행된 것으로 나타났다.
본 연구의 유출유 확산 예측 시뮬레이션은 한국 해양연구원에서 개발된 유출유 확산 예측 시뮬레이션 시스템을 활용하였다[10]. 분석 결과 평균적 바람 상태에서는 정도의 차이는 있지만 사계절 모두 유출유가 북동방향으로 확산되고 해안으로는 부착하지 않는 것으로 나타났다(Fig. 15 참조).
-특정상황에서는 북동풍, 동풍, 남동풍이 5% 이상 지속적으로 나타나는 경우에 한하여 바람의 세기와 시간의 차이는 있지만 유출유가 해안에 부착하는 것으로 결과가 나타났다.
1) 또한 Fig. 7과 같이 수중에서 무인 잠수정이 선체 중앙부에서 4번 탱크 방향으로 진행하는 가운데 부상 중인 기름방울이 확인됨에 따라 침몰해역 수면에서 외해 쪽으로 확산되고 있는 기름띠는 경신호에서 유출되고 있는 것으로 추정할 수 있다. 이상과 같이 수면상의 기름 확산 상황과 선체 정밀조사 중 발견된 기름방울 등을 고려하면 지금도 선체 내에 기름이 잔존하고 있는 것으로 판단된다.
대부분의 선체 외판에 많은 장애물이 부착되어 있어 정확한 선체 외판의 손상 부위는 확인되지 못하였으나, 부착생물이 붙어 있지 않은 곳에서는 선명한 페인트 색을 확인할 수 있었다.
본 연구의 유출유 확산 예측 시뮬레이션은 한국 해양연구원에서 개발된 유출유 확산 예측 시뮬레이션 시스템을 활용하였다[10]. 분석 결과 평균적 바람 상태에서는 정도의 차이는 있지만 사계절 모두 유출유가 북동방향으로 확산되고 해안으로는 부착하지 않는 것으로 나타났다(Fig. 15 참조). 특정상황에서는 시뮬레이션 조건을 8방위(북풍, 북동풍, 동풍, 남동풍, 남풍, 남서풍, 서풍, 북서풍)에서 5% 이상의 바람이 지속적으로 작용하는 경우로 설정하였으며, 시뮬레이션 결과, 북동풍, 동풍, 남동풍이 지속적으로 나타나는 경우에 한하여 바람의 세기와 시간의 차이는 있지만 유출유가 해안에 부착하는 것으로 결과가 나타났다(Fig.
앞서의 결과들을 종합하여 유사 선박에 의한 부식 추정 결과와 실제 측정 결과를 비교해보면 경신호 선체 중앙부의 두께 감소가 최대 평균 부식을 고려한 CASE MAX보다는 매우 작게 나타났으며, 평균적인 확률 분포 계수를 사용한 CASE AVE에 가까운 값을 보이고 있음을 알 수 있다. 실제로 Fig.
측정 결과의 표준 편차를 고려할 때 선수부에서의 측정 결과는 다소 오차가 많이 포함되어 있는 것으로 여겨지며 선체 중앙부에서의 결과가 신뢰도가 높은 것으로 판단된다.
15 참조). 특정상황에서는 시뮬레이션 조건을 8방위(북풍, 북동풍, 동풍, 남동풍, 남풍, 남서풍, 서풍, 북서풍)에서 5% 이상의 바람이 지속적으로 작용하는 경우로 설정하였으며, 시뮬레이션 결과, 북동풍, 동풍, 남동풍이 지속적으로 나타나는 경우에 한하여 바람의 세기와 시간의 차이는 있지만 유출유가 해안에 부착하는 것으로 결과가 나타났다(Fig. 16 참조). 이 결과는 사고 당시의 기상상태(사고 당시 기상(최대) : 북동 14%~18%, 1988.
후속연구
현재 경신호 내에 남아있는 것으로 추정되는 잔존유의 추가 유출 가능성을 진단하기 위해서는 경신호의 부식 상태를 정확하게 파악하는 일이 매우 중요하다. 특히 해수 중에서의 선체 부식 특성은 해수가 갖는 물리적 특성과 해수 내에 포함되어 있는 다양한 화학 물질들의 작용으로 육상에서의 부식 특성과 다르며 이로 인해 선체의 부식이 촉진될 가능성이 높으므로 좀 더 면밀한 검토가 필요하다.
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