묘박중인 선박은 외력이 점점 강해짐에 따라 항상 주묘의 위험에 노출되게 된다. 선박에서는 주묘를 예방하기 위하여 파주력을 크게 유지해야 하는데, 대부분의 파주력은 앵커에 의해 형성된다. 앵커의 파주력은 앵커의 형태, 수중무게 그리고 해저 저질에 따른 파주계수에 따라 상당히 달라지는데, 특히 AC-14형 앵커는 ASS형 앵커에 비하여 2~2.5배의 파주력을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 파주계수는 모형실험 등을 통하여 정해진 기준으로 실선에서의 검증은 상당히 부족한 편이다. 따라서, 선박의 실제 주묘 사례를 검토하여 기존에 사용되고 있는 파주계수와 비교.분석을 실시하였다. 그 결과, AC-14형 앵커의 경우 펄에서 7~10 정도로 확인되었으며, ASS형 앵커의 경우 모래에서 3 정도이고, 모래와 펄이 혼합된 곳에서는 3.5 정도로 기존의 파주계수와 비교적 유사한 결과를 보였다.
묘박중인 선박은 외력이 점점 강해짐에 따라 항상 주묘의 위험에 노출되게 된다. 선박에서는 주묘를 예방하기 위하여 파주력을 크게 유지해야 하는데, 대부분의 파주력은 앵커에 의해 형성된다. 앵커의 파주력은 앵커의 형태, 수중무게 그리고 해저 저질에 따른 파주계수에 따라 상당히 달라지는데, 특히 AC-14형 앵커는 ASS형 앵커에 비하여 2~2.5배의 파주력을 형성하는 것으로 알려져 있다. 그러나 이러한 파주계수는 모형실험 등을 통하여 정해진 기준으로 실선에서의 검증은 상당히 부족한 편이다. 따라서, 선박의 실제 주묘 사례를 검토하여 기존에 사용되고 있는 파주계수와 비교.분석을 실시하였다. 그 결과, AC-14형 앵커의 경우 펄에서 7~10 정도로 확인되었으며, ASS형 앵커의 경우 모래에서 3 정도이고, 모래와 펄이 혼합된 곳에서는 3.5 정도로 기존의 파주계수와 비교적 유사한 결과를 보였다.
Vessels on anchoring are sometimes dragged due to the increased external forces. For preventing the dragging, it is required to enhance the holding power of the anchor. The holding power depends on the type and weight of the anchor and the seabed condition. Especially, the holding power of AC-14 typ...
Vessels on anchoring are sometimes dragged due to the increased external forces. For preventing the dragging, it is required to enhance the holding power of the anchor. The holding power depends on the type and weight of the anchor and the seabed condition. Especially, the holding power of AC-14 type anchor is known to be 2~2.5 times bigger than that of ASS type anchor. However, these coefficients was determined nearly by the result of the model test, so there is a need to verify that by sea trial. Therefore actual dragging case was analyzed and then compared with the coefficients in use, it was found that the two of them are much alike.
Vessels on anchoring are sometimes dragged due to the increased external forces. For preventing the dragging, it is required to enhance the holding power of the anchor. The holding power depends on the type and weight of the anchor and the seabed condition. Especially, the holding power of AC-14 type anchor is known to be 2~2.5 times bigger than that of ASS type anchor. However, these coefficients was determined nearly by the result of the model test, so there is a need to verify that by sea trial. Therefore actual dragging case was analyzed and then compared with the coefficients in use, it was found that the two of them are much alike.
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제안 방법
묘박중인 선박에 영향을 주는 외력으로 바람에 의한 풍압력(FW), 파랑에 의한 표류력(FD) 그리고 조류에 의한 조류력(FC)을 고려하였다.
Table 2는 주묘 전후의 묘박지에서의 환경 조건에 대한 내용으로 한바다호의 경우 수심이 57m로 비교적 깊은 곳에 투묘가 되었으며, 한나라호의 경우에는 저질이 모래인 곳에 투묘가 되었다. 수심과 저질은 측심기(echo sounder)와 해도를 통하여 확인하였다.
실선에서의 AC-14형 앵커와 ASS형 앵커의 주묘 사례를 분석하여 현재 사용하고 있는 파주계수와 비교․분석하였다.
Table 5는 이와 같이 실제로 주묘가 발생되었던 실습선 한바다호와 한나라호의 사례를 바탕으로 파주계수를 계산한 결과이다. 주묘 전후의 시점을 기준으로 선박에 작용하는 전체 외력을 계산하고, 그 값을 선박의 총 파주력으로 정하였다. 그리고 식(6)에서와 같이 체인의 파주력을 뺀 나머지인 앵커의 파주력으로 부터 앵커의 파주계수를 산출하였다.
한바다호의 경우 주묘 발생 시점 전후 조건을 비교 · 분석하였으며, 한나라호의 경우에는 주묘가 발생된 첫 번째 투묘지에서의 조건과 다시 투묘한 두 번째 투묘지에서의 조건에 대하여 분석하였다.
대상 데이터
본 논문은 두 실습선이 각각 주묘된 상황을 분석한 것으로 실습선 한바다호는 Fig.2에서와 같이 2009년 6월 10일 부산 남항 N-5 묘박지에서 주묘가 발생하였으며, 한나라호는 Fig.3에서와 같이 2010년 4월 27일 제주도 서귀포항 묘박지 인근에서 주묘가 발생하였다.
실선 시험 대상인 한바다호와 한나라호는 한국해양대학교의 실습선으로 Table 1은 각 선박의 주요 제원을 나타내고 있으며, Fig.1은 해당 선박에 설치되어 있는 앵커의 모습이다. 한바다호는 AC-14형 앵커가 설치되어 있고, 한나라호에는 ASS형 앵커가 설치되어 있다.
이론/모형
; Force by wind)은 식(1)에 의하여 산출하였으며, 정면 풍압계수는 Fujiwara et al.(1998)에 의해 제안된 추정식을 이용하였다.
조류에 의한 유체력은 마찰저항과 압력저항으로 구분할 수 있다. 하지만, 투묘지의 수심과 흘수 비가 상당히 크고, 조류의 입사각이 작을 경우 선수방향에 가까운 유체의 흐름에 대한 저항은 대부분 마찰저항에 해당되므로 식(3)에서와 같이 Froude가 제안한 식을 사용하였다.
성능/효과
1) AC-14형 앵커는 해저 저질이 펄(M)인 경우 파주계수가 7∼10 정도로 확인되었으며, ASS형 앵커의 경우 모래(S)에서의 파주계수는 3 정도이고, 모래와 펄이 혼합(SM)된 곳에서는 3.5 정도로 확인되었다.
2) ASS형 앵커의 경우 실선 자료를 분석한 결과 펄이 모래보다 파주계수가 다소 큰 것으로 확인되었다.
3) 해저 저질은 장소에 따라 그 점도 및 성향이 다를 수 있으므로 파주계수가 상대적으로 2∼2.5배 정도 작은 ASS형 앵커가 설치된 선박은 주묘 가능성이 상대적으로 크므로 투묘시 해저 저질에 따른 파주계수를 세심하게 고려해야 할 것이다.
주묘 당시의 풍향 및 풍속은 선박에 설치된 풍향 · 풍속계를 통하여 관측하였으며, 조류는 조석표를 확인한 결과 주묘 시점이 모두 최강 창조류 시기였음을 알 수 있었다. 따라서 Fig. 2와 Fig. 3에서와 같이 최강 창조류에 해당되는 조류도를 이용하여 유향 및 유속을 유추하였으며, 두 선박 모두 주묘 시점에 바람과 조류가 선체에 동일한 방향으로 영향을 준 것으로 확인되었다. 그리고 파고는 목측에 의해 측정되었다.
또한, 주묘 시점에서는 앵커를 기준으로 선박이 좌우로 약 40º정도 움직이며, 선수방위도 80º정도까지 크게 선회하는 것으로 확인되었다.
주묘 당시의 풍향 및 풍속은 선박에 설치된 풍향 · 풍속계를 통하여 관측하였으며, 조류는 조석표를 확인한 결과 주묘 시점이 모두 최강 창조류 시기였음을 알 수 있었다.
후속연구
4) 기존의 의장수 계산식으로 볼 때, 재래형 앵커의 경우 상대적으로 주묘의 우려가 크므로 추후 의장수 계산식에 관한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
따라서 앵커 형태가 각각 다른 실습선 한바다호와 한나라호의 실제 현장에서의 주묘 상황을 분석하여, 이들 앵커의 파주계수를 기존에 사용하고 있는 모형실험을 통해 결정한 파주계수와 상호 비교 · 분석하는 작업이 필요하다고 판단된다.
따라서, 기상이변 등으로 갈수록 풍속이 강해지고 있는 상황에서 파주계수가 상대적으로 2∼2.5배 정도 작은 ASS형 앵커를 가지고 있는 선박에서는 주묘 가능성이 상대적으로 크기 때문에 체인의 신출량, 수심, 그리고 특히 해저 저질에 따른 파주계수를 세심하게 고려하여 투묘해야 할 것으로 사료된다.
따라서, 앵커의 파주력이 투묘 지점의 저질, 투묘 시 앵커가 해저면에 놓인 상태 등에 따라 크게 차이가 날 수 있으므로 파주계수에 대한 신뢰성을 높이기 위해서는 보다 다양하고 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
또한, 기존의 의장수 계산식은 재래형 앵커의 경우 최근 강해지는 풍속에 비추에 보았을 때 주묘의 우려가 크므로 추후의장수 계산식에 관한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
현행 항만 및 어항 설계지침에서는 단순히 해저 저질이 양호한지 또는 불량한지에 따라 묘박지의 조건 및 규모를 정하고 있으나, 추후 이와 같은 파주력에 대한 다양한 연구 결과를 바탕으로 앵커의 형태, 해저 저질과 수심, 조류 및 풍속 등을 종합적으로 고려한 묘박지 선정과 규모에 대한 표준화 작업이 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
파주력은 주로 무엇에 의해 형성되는가?
외력에 대항하여 선박이 끌리지 않도록 잡아주는 힘을 파 주력이라 하는데, 이러한 파주력의 대부분은 앵커에 의해 형성되고, 또한 앵커의 파주력은 앵커의 형태와 해저 저질에 따라 큰 차이를 나타내므로 파주계수의 사용에 상당한 주의가 요구된다.
파주력이란?
외력에 대항하여 선박이 끌리지 않도록 잡아주는 힘을 파 주력이라 하는데, 이러한 파주력의 대부분은 앵커에 의해 형성되고, 또한 앵커의 파주력은 앵커의 형태와 해저 저질에 따라 큰 차이를 나타내므로 파주계수의 사용에 상당한 주의가 요구된다.
참고문헌 (8)
국립해양조사원(2002), "부산항 및 서귀포항 부근의 조류도"
김세원, 김기윤(1991), "Hall형 묘 및 묘쇄의 파주력계수에 관한 모형실험", 어업기술, 제27(2)호, pp.97-104.
설동일(2010), "지구 온난화와 태풍의 변화 경향",한국항해항만학회지, 제34권, 제6호, pp.453-458.
Fujiwara, T., Ueno, M., Nimura, T.(1998), "The Estimation of Wind Force and Moments Acting on Ships", The Society of Naval Architecture of Japan, No.183, pp.77-90.
Hirano, M.(1995), "The Application of Maneuvering Study to Ship's Design", The Society of Naval Architecture of Japan, pp.48-50.
Remery, G.F.M.(1973), "The Mean Wave and Current Forces of Offshore Structures and their Role in the Design of Mooring Systems", The 5th Offshore Technology Conference, Houston, USA, pp.57-61.
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