인천대교는 인천국제공항과 송도국제도시를 연결하는 길이 13.38 km, 경간 800 m의 대형 교량으로 시간당 73.8(vessel/hour)척의 선박이 통항하고 있다. 본 연구에서는 인천대교 건설 시 설계되었던 인천대교 충돌방지공의 안전기준을 바탕으로 인천대교를 통항하는 선박의 중량에 따른 안전한 통항 속력을 제시하고자 한다. 연구방법은 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌에너지와, 선박 충돌 속도, 수리동적질량계수를 고려하여 통항 선박의 안전 속력을 제시하고자 한다. 인천대교의 충돌방지공은 10만DWT급 선박이 10노트로 통항 할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 대상선박(30만DWT급)의 선속조건 및 화물 상태의 비교 분석을 통하여 각각의 충돌에너지에 따른 제한 속력을 산정하는 방식으로 통항 선박의 안전 속력을 제시하였다. 또한 해당 수역의 조위에 따른 통항 선박의 안전 속력을 추가적으로 분석하였다. 대상선박(30만DWT급)을 통한 연구 결과 최대 15만DWT급 선박이 평균조위 이상의 수심에서 최대 7노트 속력으로 운항이 가능한 것으로 나타났으며, 경하상태(Ballast condition)에서는 최대 8노트의 속력으로 인천대교를 통항할 수 있는 것으로 분석되었다.
인천대교는 인천국제공항과 송도국제도시를 연결하는 길이 13.38 km, 경간 800 m의 대형 교량으로 시간당 73.8(vessel/hour)척의 선박이 통항하고 있다. 본 연구에서는 인천대교 건설 시 설계되었던 인천대교 충돌방지공의 안전기준을 바탕으로 인천대교를 통항하는 선박의 중량에 따른 안전한 통항 속력을 제시하고자 한다. 연구방법은 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌에너지와, 선박 충돌 속도, 수리동적질량계수를 고려하여 통항 선박의 안전 속력을 제시하고자 한다. 인천대교의 충돌방지공은 10만DWT급 선박이 10노트로 통항 할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 대상선박(30만DWT급)의 선속조건 및 화물 상태의 비교 분석을 통하여 각각의 충돌에너지에 따른 제한 속력을 산정하는 방식으로 통항 선박의 안전 속력을 제시하였다. 또한 해당 수역의 조위에 따른 통항 선박의 안전 속력을 추가적으로 분석하였다. 대상선박(30만DWT급)을 통한 연구 결과 최대 15만DWT급 선박이 평균조위 이상의 수심에서 최대 7노트 속력으로 운항이 가능한 것으로 나타났으며, 경하상태(Ballast condition)에서는 최대 8노트의 속력으로 인천대교를 통항할 수 있는 것으로 분석되었다.
Incheon Bridge is 13.38 km long with an 800 m span, connecting Incheon International Airport and Songdo International City, Per hour 73.8 vessels navigate this space. The purpose of this study was to suggest a safe passing speed based on the displacement of a vessel based on the safety criteria of I...
Incheon Bridge is 13.38 km long with an 800 m span, connecting Incheon International Airport and Songdo International City, Per hour 73.8 vessels navigate this space. The purpose of this study was to suggest a safe passing speed based on the displacement of a vessel based on the safety criteria of Incheon Bridge's anti-collision fence, which was designed during its initial construction. As AASHTO LRFD suggested, vessel collision energy, vessel collision velocity, and the hydrodynamic mass coefficient were considered to derive a safe vessel traffic speed. Incheon Bridge's anti-collision fence was designed so that 100,000 DWT vessels can navigate at a speed of 10 knot. This research suggests a safe speed for vessel traffic through a comparative analysis of an experimental ship's (300,000 DWT) speed and cargo conditions, regulation speed has been calculated according to the collision energy under each set of conditions. Additionally, safe traffic vessel's safe speed was analyzed with reference to tidal levels. Results from the experimental ship showed that a vessel of maximum 150,000 DWT is able to pass Incheon Bridge at a maximum of 7 knots with an above average water level, and is able to pass the bridge with a maximum of 8 knots under ballast conditions.
Incheon Bridge is 13.38 km long with an 800 m span, connecting Incheon International Airport and Songdo International City, Per hour 73.8 vessels navigate this space. The purpose of this study was to suggest a safe passing speed based on the displacement of a vessel based on the safety criteria of Incheon Bridge's anti-collision fence, which was designed during its initial construction. As AASHTO LRFD suggested, vessel collision energy, vessel collision velocity, and the hydrodynamic mass coefficient were considered to derive a safe vessel traffic speed. Incheon Bridge's anti-collision fence was designed so that 100,000 DWT vessels can navigate at a speed of 10 knot. This research suggests a safe speed for vessel traffic through a comparative analysis of an experimental ship's (300,000 DWT) speed and cargo conditions, regulation speed has been calculated according to the collision energy under each set of conditions. Additionally, safe traffic vessel's safe speed was analyzed with reference to tidal levels. Results from the experimental ship showed that a vessel of maximum 150,000 DWT is able to pass Incheon Bridge at a maximum of 7 knots with an above average water level, and is able to pass the bridge with a maximum of 8 knots under ballast conditions.
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문제 정의
본 연구에서는 국내 교량 건설 시 고려되고 있는 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌 에너지 분석 방식을 통하여 통항 선박의 속력과 수심변화에 따른 수리동적질량계수를 고려한 인천대교 선박충돌방지공이 견딜 수 있는 최대 선박충돌 에너지에 대한 비교 분석을 통하여 선박의 재화중량톤 및 통항선박의 흘수에 따른 선박 통한 안전 속력을 제시하였다. 이러한 연구는 각 항만에 건설된 교량에 대하여 현행 통항하고는 있는 선박에 대한 안전성과 항만에서 제시하고 있는 제한 속력에 대한 안전 통항 속력을 검증 할 수 있을 것이다.
제3장에서 선박속력, 재화중량, 수심에 따른 선박 충돌에너지 분석 결과 인천항이 고조시 대상선박이 최대 화물 비중 50 %(15만DWT)까지는 7 knot 이상의 선속으로 인천대교를 통항할 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서 본 장에서는 대상선박이 화물 비중 Half Cargo 상태(흘수 12.5 m)에서 선속별 한계조위를 검토하였다. Table 10은 대상 선박이 화물 비중 Half Cargo 시 인천항의 조위에 따른 수리동적질량계수(CH)를 산정한 표이다.
본 연구에서는 인천대교 건설 시 고려되었던 Model Ship 10만DWT급 선박이 인천대교를 10 knot로 교행하였을 경우의 충돌에너지 1,164 MJ과 대상선박 VLCC 30만DWT급 선박이 인천대교를 교행 하였을 경우의 충돌에너지를 비교 분석하는 방식을 통하여 인천대교 통항 선박의 적재중량에 따른 안전 속력을 검토하였다. 충돌에너지 비교 분석 결과 16만 DWT급 이상 선박이 7 knot를 초과하여 인천대교를 통항하는 것은 어려운 것으로 분석되었으며, 대상선박의 한계조건 분석 결과 30만DWT급 선박이 Half cargo 조건에서는 평균조위(M.
본 연구에서는 AASHTO LRFD에서 제시한 보관법에 의한 약산식을 이용하여 교량을 통항하는 선박에 대한 안전 속력을 제시하였다. 향후 선박이 항해 중 자체적으로 발생하는 Sinkage, Trim, Squate 현상과 같은 제약조건에 따른 한계를 포함하여 분석의 정확성을 보완할 것이다.
제안 방법
충돌속도를 산정하기 위하여 Fig. 1과 같이 AASHTO LRFD 에서 제시한 방식을 사용하였다.
3과 같이 나타났다. 대상선박의 통항속력은 Incheon Regional Office of Oceans and Fisheries(2015)에서 고시한 VLCC의 인천대교 항행최고속력 기준을 고려하여 6~9 knot 범위의 조건을 비교 분석하였다. 산정된 결과에 의하면 대상선박이 인천대교를 화물 비중 60 %를 선적하고 6 knot(3.
수리동적질량계수는 선박의 흘수 및 수심과의 관계에 따라 변화 한다. 따라서 조위 차에 의해 바뀌는 수심을 고려하기 위하여 고조시에 대한 수리동적 질량계수의 변화와 그에 따라 선속에 미치는 영향을 분석하였다. Table 7은 인천항의 고조시조위(H.
또한 인천대교 부근의 간조시조위(L.L.W) 15.1 m와 고조시조위(H.H.W) 24.4 m에 수정된 배수량에 따른 인천대교 통항 가능한 선속의 변화를 비교 분석하였다. Table 9는 인천항의 간조시와 고조시의 인천대교 통항 가능 선속을 비교 검토한 표로써, 간조시에는 대상선박이 화물 비중 36 %(11만DWT)를 초과하여 7 knot 이상의 선속으로 인천대교를 통항할 경우 기준 충돌에너지 1,164 MJ을 초과하는 것으로 나타났다.
Incheon Regional Office of Oceans and Fisheries에서 고시한 인천항·경인항 선박통항규칙에 의하면 화물중량 16만톤 이상을 선적한 VLCC는 인천대교 부근에서 선속을 6knot 이하로 통항하도록 규정되어 있다. 따라서 대상선박이 고조시와 평균조위시 Incheon Regional Office of Oceans and Fisheries에서 고시에 따른 제한속력을 비교 분석하였다. Table 13은 고조(H.
대상 데이터
0 m를 확보하여 선박의 왕복운항이 가능하도록 설계되었다. 주탑의 기초는 직경 3.0 m의 현장 타설말뚝이 적용되었고, 방호구조물은 지름 25.0 m의 돌핀이 적용되었다.
대상선박은 인천대교를 통항하는 선박의 화물적재 중량과 흘수에 따른 선박 통항 안전 속력을 제시하기 위하여, 인천대교를 통항하는 선박 중 흘수가 가장 깊은 30만DWT급 VLCC 선박을 선정하였으며, 이 선박의 제원은 Table 1과 같다. 대상선박의 화물적재에 따른 흘수는 Full Cargo(20.
대상선박은 인천대교를 통항하는 선박의 화물적재 중량과 흘수에 따른 선박 통항 안전 속력을 제시하기 위하여, 인천대교를 통항하는 선박 중 흘수가 가장 깊은 30만DWT급 VLCC 선박을 선정하였으며, 이 선박의 제원은 Table 1과 같다. 대상선박의 화물적재에 따른 흘수는 Full Cargo(20.8 m), Half Cargo(12.5 m), Ballast Condition(9.6 m)이며, 이 값을 기준으로 각각의 수리동적질량계수를 산정하였다.
) 산정방식을 이용하여 재화중량에 따른 수정배수톤을 Table 6과 같이 산정하였다. 화물에 대한 비중은 실험선박의 Full cargo 상태를 기준으로 선정하였다.
이론/모형
대상선박에 대한 재화중량에 따른 최대선속을 검토하기 위하여 AASHTO LRFD에서 제시한 수리동적질량계수(CH) 산정방식을 이용하여 재화중량에 따른 수정배수톤을 Table 6과 같이 산정하였다. 화물에 대한 비중은 실험선박의 Full cargo 상태를 기준으로 선정하였다.
성능/효과
대상선박의 통항속력은 Incheon Regional Office of Oceans and Fisheries(2015)에서 고시한 VLCC의 인천대교 항행최고속력 기준을 고려하여 6~9 knot 범위의 조건을 비교 분석하였다. 산정된 결과에 의하면 대상선박이 인천대교를 화물 비중 60 %를 선적하고 6 knot(3.09 m/s)로 통항 할 경우, 화물 비중 38.5 %를 선적하고 7 knot(3.60 m/s)로 통항 할 경우, 화물 비중 24.5 %를 선적하고 8 knot(4.12 m/s)로 통항 할 경우에 안전하게 인천대교를 통항 할 수 있는 것으로 분석되었다. Full Cargo에 대한 비교는 화물 비중 60 %인 상태에서 6 knot로 통항 할 경우 기준 충돌에너지 1,164 MJ을 초과하기 때문에 비교 대상에서 제외하였다.
4과 같이 분석되었다. 이에 따른 분석 결과 대상 선박이 화물 비중 36%(12만 DWT)를 초과하여 7knot 이상의 선속으로 인천대교를 통항할 경우 기준 충돌에너지 1,164MJ을 초과하는 것으로 나타났다.
5와 같이 나타났다. 대상선박이 화물 비중 50 %(15만DWT)를 초과하여 7 knot 이상의 선속으로 인천대교를 통항할 경우 기준충돌에너지 1,164 MJ을 초과하는 것으로 분석되었다.
Table 14에서 산정된 수정배수톤을 기준으로 고조시와 평균조위시 충돌에너지 분석 결과 대상선박이 인천대교를 7 knot로 운항할 경우 Table 15와 같이 최대 허용 재화중량은 150,427DWT로 산정되었다. 따라서 대상 선박이 평균조위 이상의 수심에서 7 knot로 인천대교를 통항 할 경우 대상선박의 화물 비중이 50 %(15만DWT) 상태까지는 안전한 통항이 가능한 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 인천대교 건설 시 고려되었던 Model Ship 10만DWT급 선박이 인천대교를 10 knot로 교행하였을 경우의 충돌에너지 1,164 MJ과 대상선박 VLCC 30만DWT급 선박이 인천대교를 교행 하였을 경우의 충돌에너지를 비교 분석하는 방식을 통하여 인천대교 통항 선박의 적재중량에 따른 안전 속력을 검토하였다. 충돌에너지 비교 분석 결과 16만 DWT급 이상 선박이 7 knot를 초과하여 인천대교를 통항하는 것은 어려운 것으로 분석되었으며, 대상선박의 한계조건 분석 결과 30만DWT급 선박이 Half cargo 조건에서는 평균조위(M.S.L) 이상에서는 7 knot의 선속을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 Ballast condition 상태로 인천대교 통항 시에는 8 knot 속력으로 항행이 가능한 것으로 분석되었다.
L) 이상에서는 7 knot의 선속을 유지할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 Ballast condition 상태로 인천대교 통항 시에는 8 knot 속력으로 항행이 가능한 것으로 분석되었다.
후속연구
본 연구에서는 국내 교량 건설 시 고려되고 있는 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌 에너지 분석 방식을 통하여 통항 선박의 속력과 수심변화에 따른 수리동적질량계수를 고려한 인천대교 선박충돌방지공이 견딜 수 있는 최대 선박충돌 에너지에 대한 비교 분석을 통하여 선박의 재화중량톤 및 통항선박의 흘수에 따른 선박 통한 안전 속력을 제시하였다. 이러한 연구는 각 항만에 건설된 교량에 대하여 현행 통항하고는 있는 선박에 대한 안전성과 항만에서 제시하고 있는 제한 속력에 대한 안전 통항 속력을 검증 할 수 있을 것이다.
본 연구에서 인천대교에 설치된 충돌방지공이 견딜 수 있는 충돌에너지를 기준으로 VLCC 30만DWT급 선박의 통항 속력 분석 결과 인천항·경인항 선박통항규칙에서 제시한 선박 통항 속력의 한계 내에 있었다.
또한 통항 선박의 안전 확보를 위해서 설계 기준을 초과하는 선박의 운항이 예상될 경우 반드시 확인 또는 점검될 수 있는 관련 법령 및 제도적인 장치·절차 등이 필요할 것이다.
Minimum steering speed가 제공되지 않으면 선박의 움직임을 제어할 수 없기 때문에 자칫 대형 선박사고를 일으킬 수도 있다. 따라서 선박이 통항 할 수 있는 교량을 건설하는 경우 그 항만을 통항하는 선박 중 흘수가 가장 깊고 화물적재 중량이 가장 큰 선박의 Minimum steering speed를 감안하여 항만에서 제시한 제한속력으로 통항 할 수 있도록 충돌방지공을 건설해야 할 것이다. 이는 교량에서 발생할 수 있는 선박 충돌 사고에 대한 위험을 방지할 수 있는 가장 효율적인 방법일 것이다.
또한 통항 선박의 안전 확보를 위해서 설계 기준을 초과하는 선박의 운항이 예상될 경우 반드시 확인 또는 점검될 수 있는 관련 법령 및 제도적인 장치·절차 등이 필요할 것이다. 본 연구를 통해서 추가로 향후 항내에 건설하게 될 교량에 대하여 선박이 통항 할 수 있는 최대 통항 속력 및 항만의 제한 속력의 한계치를 검증할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서는 AASHTO LRFD에서 제시한 보관법에 의한 약산식을 이용하여 교량을 통항하는 선박에 대한 안전 속력을 제시하였다. 향후 선박이 항해 중 자체적으로 발생하는 Sinkage, Trim, Squate 현상과 같은 제약조건에 따른 한계를 포함하여 분석의 정확성을 보완할 것이다. 또한 인천대교와 같이 국내 항만의 선박이 통항하고 있는 교량에 대한 추가적인 분석을 통하여 교량을 통항하는 선박의 안전을 위한 정책적인 연구를 계속 진행할 예정이다.
향후 선박이 항해 중 자체적으로 발생하는 Sinkage, Trim, Squate 현상과 같은 제약조건에 따른 한계를 포함하여 분석의 정확성을 보완할 것이다. 또한 인천대교와 같이 국내 항만의 선박이 통항하고 있는 교량에 대한 추가적인 분석을 통하여 교량을 통항하는 선박의 안전을 위한 정책적인 연구를 계속 진행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인천대교의 특징은 무엇인가?
인천대교는 인천국제공항과 송도국제도시를 연결하는 길이 13.38 km, 경간 800 m의 대형 교량으로 시간당 73.8(vessel/hour)척의 선박이 통항하고 있다. 본 연구에서는 인천대교 건설 시 설계되었던 인천대교 충돌방지공의 안전기준을 바탕으로 인천대교를 통항하는 선박의 중량에 따른 안전한 통항 속력을 제시하고자 한다.
인천대교의 충돌방지공은 어떻게 설계되었는가?
연구방법은 AASHTO LRFD에서 제시한 선박 충돌에너지와, 선박 충돌 속도, 수리동적질량계수를 고려하여 통항 선박의 안전 속력을 제시하고자 한다. 인천대교의 충돌방지공은 10만DWT급 선박이 10노트로 통항 할 수 있도록 설계되었다. 본 연구에서는 대상선박(30만DWT급)의 선속조건 및 화물 상태의 비교 분석을 통하여 각각의 충돌에너지에 따른 제한 속력을 산정하는 방식으로 통항 선박의 안전 속력을 제시하였다.
인천대교의 주탑과 방호 구조물에 무엇이 적용되었는가?
0 m를 확보하여 선박의 왕복운항이 가능하도록 설계되었다. 주탑의 기초는 직경 3.0 m의 현장 타설말뚝이 적용되었고, 방호구조물은 지름 25.0 m의 돌핀이 적용되었다.
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