[논문]사고선박 예인력 계산을 위한 바지선의 선체 저항 성능 추정법 연구

김은찬; 최혁진; 이승국

doi:10.7846/jkosmee.2013.16.3.211

사고선박 예인력 계산을 위한 바지선의 선체 저항 성능 추정법 연구
A Study on the Hull Resistance Prediction Methods of Barge Ship for Towing Force Calculation of Disabled Ships 원문보기

한국해양환경ㆍ에너지학회지 = Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, v.16 no.3, 2013년, pp.211 - 216

김은찬 (한국해양과학기술원) , 최혁진 (한국해양과학기술원) , 이승국 (한국해양과학기술원)

초록
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대부분의 사고선박 예인력 계산을 위한 선체저항 성능 추정은 매우 간단하고 오래된 방법을 사용하고 있는데, 특히 바지선의 경우는 미국 해군 예인 매뉴얼에서 사용하는 방법과 유사한 방법을 사용하고 있다. 본 논문에서는 미국 해군 예인 매뉴얼 방법과 국내 해양수산부 고시 방법을 검토한 결과, 이는 비합리적이고 부정확한 추정 방법임을 밝혔다. 나아가, 바지선에 적용할 수 있는 합리적이고도 정확한 저항 성능 추정 방법으로 새로운 Modified-Yamagata-Barge 방법을 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Most of hull resistance prediction methods which are used to calculate the towing force of disabled ships are very simple and old-fashioned. In particular, in cases of barge ships, a method similar to the US Navy Towing Manual is being used. This paper reviewed the US Navy Towing Manual and the notification method of Korea Ministry of Oceans and Fisheries and proved that these prediction methods are irrational and inaccurate. Furthermore, a new Modified-Yamagata-Barge method is introduced as a more rational and accurate resistance prediction method which can be applied in case of barge ships.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 공기저항 등의 부가저항은 제외한 평판마찰저항과 잉여저항 만으로 구성된 선체 저항만을 기준으로 비교하였다.
본 논문에서는 바지선의 선체 저항값을 추정하는 기존의 방법들을 비교하고, 합리적이고도 정확도가 높은 새로운 방법을 제시하고자 한다.
본 논문은 서로 다른 선체 저항 추정 방법을 비교하는 것으로서, 각 방법에서 사용하는 기호와 단위를 그대로 쓰는 것이 적절하다고 판단하여 각각 원래의 기호와 단위를 표현하다 보니, 함께 묶는 것이 도리어 혼란을 주므로, 기호와 단위 설명은 따로 모아 정리하지 않고 각각의 본문에서 설명하였다.

제안 방법

(1) 기존에 널리 사용되는 바지선의 예인 저항 추정 방법을 비교 검토하고, 보다 합리적이고도 정확한 추정 방법을 개발 제안하였다.
바지선 저항성능에 대한 추정 결과를 비교하기 위해, Table 1과같은 제원의 바지선 선형에 대해 Modified-Yamagata-Barge 도표와 미국 해군 방법의 계산 결과를 Fig. 2-3과 같이 비교하였다. 이 선형은 “부선의 구조 및 설비 등에 관한 기준”[4]의 예제 계산을 위해 실린 선박이다.
사고선박의 예인력 계산을 위한 바지선에 대한 선체 저항 성능추정법 비교 연구를 통해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
이 선형은 “부선의 구조 및 설비 등에 관한 기준”[4]의 예제 계산을 위해 실린 선박이다. 이는 공기저항 등의 부가저항은 제외한 평판마찰저항과 잉여저항 만으로 구성된 선체 저항만을 기준으로 비교하였다.

이론/모형

그럼에도 불구하고, 이 미국해군 방법은 미국 Herbert 사와 미국 ABS 선급이 공동으로 개발한 구난 대응 소프트웨어(HECSALV)[1] 에서도 사용되는 등 사고선박 구난 분야에서 널리 사용되고 있다. HECSALV 프로그램에서 군함과 바지선은 미국해군 방법을 사용하였고, 일반 상선에 대해서는 J. Holtrop 방법[2]을 사용하였다.
William Froude가 1874년 평판 마찰저항을 발표한지 11년 후, 1883년에 O. Reynolds가 파이프 내의 유체흐름을 통해 마찰저항의 상사법칙을 처음 밝혔으나, 1900년대 초까지만 하더라도 Froude의마찰저항 값을 사용하였다. 그러나 배의 길이가 커지면서 평판시험을 수행할 수 없는 길이의 배에 대해서 문제가 생기기 시작하였다.
평판마찰저항은 1957년 ITTC 모형선-실선 상관계수를 사용하였고, 잉여저항은 다음과 같이 추정한다.

성능/효과

(3) 사고 선박 예인 시, 예인력 추정을 위해서는 보다 합리적인 방법으로 예인 저항을 추정한 후, 경험값을 고려한 적절한 안전율의 부여를 통해 정확한 값을 추정하는 것이 바람직하다고 판단된다.
(3) 식에서 조파저항이라는 표현을 사용했으나, 현대적 의미로는 잉여저항이라고 간주하여야 한다. 선수 형상계수 f₂는 비교적 유선형의 경우에는 0.
따라서, 평판마찰 추정 방법에 있어서, 미국 해군 매뉴얼, 해양수 산부 고시, Froude 방법은 모두 같은 값을 보여줌을 알 수 있다.
바지선의 예인 저항을 추정함에 있어서, 평판마찰저항에 대하여 미국 해군 매뉴얼의 방법과 1957년 ITTC 모형선-실선 상관계수 방법을 비교해 볼 때, 전체 선속 범위에서 미국 해군 방법이 매우 큰 저항 값을 보여주게 된다. 미국 해군 방법은 선체표면의 상태를 나타내는 계수와 침수표면적과 선속만 사용할 뿐 레이놀드수와 밀도를 사용하지 않음을 볼 수 있는데, 레이놀드수를 사용하지 않는다는 것은 곧 동점성계수와 선체 침수길이를 사용하지 않는다는 것을 의미한다.
본 방법은 선속 V 및 방형비척계수 C B 에 따른 표준선 잉여저항계 수는 물론, 선폭-선장비 B/L과 선폭-흘수비 B/d에 대한 보정도 함께 해 주므로, 선폭/선장 비가 특별히 크고 선폭/흘수 비가 특별히 작은, 바지선의 저항 추정에 적절할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	최근 5년간의 국내 선박의 사고 사례는?	최근 5년간의 국내 선박의 사고 사례를 보면, 100톤 미만의 소형선박이 약 75%를 차지하며, 선종별로 분류하면 73%가 어선이고, 13%가 예선이나 바지선 등의 특수 소형선이므로 이들에 대한 보다 정확한 추정 방법의 정립이 필요하다고 본다.
	사고 선박의 예인력 추정을 위해 계산해야 하는 것은?	사고 선박의 예인력을 추정하기 위해서는 사고선박 자체의 정수중 선체 저항과 각종 외력에 대한 부가저항, 그리고 여기에 예인 삭의 침수부분 저항을 합쳐서 계산하게 된다. 정수중 선체 저항은 선박의 침수 부분의 형상에 대한 저항으로, 가장 기본이 되는 저항 성분이다.
	사고선박의 예인력 계산 방법 가운데 미국 해군이 개발한 방법은 무엇인가?	사고선박의 예인력 계산 방법 가운데 전세계적으로 많이 사용되고 있는 것이 미국해군이 개발한 방법이다[6]. 이 미국 해군 예인 매뉴얼에서 사용하는 선체 저항 계산 방법은 컴퓨터가 사용되기 전수작업으로 계산하던 때에 만들어진 경험적인 방법으로, 오래된 방법이기는 하지만, 과대 추정이 큰 문제가 되지 않는다고 판단하여 널리 사용되고 있는 방법이다. 그러나 이 방법은 군함과 지원선에 대한 방법이기에 다양한 선박에 적용하기에는 부적절한 측면이 있다.

참고문헌 (7)

Herbert Engineering Corp., 2004, Tow Manual V2.00, Herbert Engineering Corp.
Holtrop, J. and Mennen, G.G.J., 1978, A Statistical Power Prediction Method, International Shipbuilding Progress Vol. 25.
Choi, H.-J. and Kim, E.-C., 2012, Development of the Ship Resistance Calculation Program for Prediction of Towing Forces for damaged Ships, Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy, Vol.15 No.2 (Korean).

원문보기 상세보기
Ministry of Oceans and Fisheries, 2007, Standard of the Structure and Equipments for Barge Ships (Article 25), Notification of Ministry of Oceans and Fisheries 2007-101 (Korean).
Takashiro, K., 1980, Power Prediction Based on Modified Yamagata Resistance Chartand Newly Introduced Thrust Deduction and Wake Factors, Kansai SNAJ Trans. 177.
US Navy, 2002, U. S. Navy Towing Manual, SL740-AA-MAN-010.
William Froude, 1874, Experiments for the Determination of the Frictional Resistance of Water on a Surface under Various Conditions, Report to the Admiralty and British Association for the Advancement of Science.

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