[논문]울산항 위험물 취급부두의 선박크기별 운용기준 개선방안에 관한 연구

김승연; 김종성; 김영두; 이윤석

doi:10.7837/kosomes.2016.22.6.639

울산항 위험물 취급부두의 선박크기별 운용기준 개선방안에 관한 연구
A Study to Improve the Operation Criteria by Size of Ship in Ulsan Tank Terminal 원문보기

海洋環境安全學會誌 = Journal of the Korean society of marine environment & safety, v.22 no.6, 2016년, pp.639 - 646

김승연 (한국해양대학교 대학원) , 김종성 (한국해양대학교 선박운항과) , 김영두 (선박안전기술공단 해사안전연구센터) , 이윤석 (한국해양대학교 선박운항과)

초록
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본 연구에서는 울산항 위험물 취급부두의 선박 크기별로 부두 운용 기준을 개선하기 위하여 각 선사의 자체안전관리계획서와 국내외 기준을 고려하고 환경외력에 취약한 4개 부두의 계류안전성평가 결과를 분석하여 하역중단기준과 긴급이안기준을 제안하였다. 선박의 풍압면적이 작고, 파고에 따른 동요량이 큰 것으로 분석되어 10,000톤 이하의 선박은 풍속 18~21 m/s, 파고 1.0~1.5 m, 10,000~50,000톤의 선박은 풍속 17~20 m/s, 파고 1.2~1.5 m로 제안한다. 또한, 선박의 풍압면적이 크고, 선박 자체의 무게가 무거워 동요량은 적은 것으로 분석되어 50,000~100,000톤의 선박은 풍속 15~19 m/s, 파고 1.5 m, 100,000톤 이상의 선박은 풍속 14~18 m/s, 파고 1.5 m로 제안한다. 본 연구는 항만의 특성을 고려하여 부두운용기준을 실증적으로 제안하고 선박 운항자 중심의 항만 개발을 독려하였다는 데 그 가치가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

In order to establish an operational standard based on ship size, this study considered a specific safety management plan for Ulsan along with international standards, analyzed the results of mooring safety assessment at four vulnerable piers and suggests cargo stoppage and emergency unberthing standards as follows. In accordance with ship characteristics, ships of less than 10,000 tons are recommended to limit their activities for wind speeds of 18-21 m/s and wave heights of 1.0-1.5 m. Ships from 10,000-50,000 tons are recommended to observe wind speeds of 17-20 m/s and wave heights of 1.2-1.5 m, while, ships of 50,000-100,000 tons are recommended wind speeds of 15-19 m/s and wave heights of 1.5 m. Ships of more than 100,000 tons are recommended wind speeds of 14-18 m/s and wave heights of 1.5 m.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내외 위험물 취급부두의 운용 현황 및 국내외 기준을 분석하여 현재 부두 운용 기준인 각 선사의 자체안전관리계획서상의 문제점을 발견하였다. 또한 자체안전관리계획서를 검증하기 위하여 울산항의 위험물 취급부두 중 환경외력에 취약한 4개 부두를 선정하여 계류안전성 평가를 진행하였다.
선박의 계류안전성 평가는 특정 부두에 계류된 선박이 바람, 조류 및 조위 변동, 파랑과 같은 외력을 받을 경우, 계류된 선박의 특성, 풍압면적, 흘수 등을 종합적으로 고려하여, 계류삭, 계선주, 방충재 등의 계류시스템의 하중을 평가하여 대상 선박의 계류 한계 및 하역 한계를 포함한 선박의 안전성을 정량적으로 평가하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

계류안전성 평가에 이용된 바람, 파랑, 조류 등의 환경조건은 대상 부두의 위치에서 최대 외력이 미치는 조건으로 설정하였다. 바람은 전방위에 대하여 5도 간격으로 하역한계풍속을 고려하여 26 m/s(50 knots)까지 평가를 실시하였다.
국내에서 취급되는 유류 및 가스화물 전체 중 30 % 이상을 차지하는 울산항 위험물 취급부두의 자체안전관리계획서를 검증하고 부두 운용 기준을 개선하기 위하여, 선박크기별로 환경외력에 취약한 4개 부두를 선정하여 계류안전성평가 시뮬레이션을 실시하였다.
긴급이안기준 분석을 위하여 선박 크기별로 각 계류시스템에 미치는 장력과 하중을 분석하였다. 각 선박의 계류삭 허용 장력은 OCIMF의 권고사항을 고려하여 최소파단하중의 55 %를 기준으로 설정하였다.
또한 자체안전관리계획서를 검증하기 위하여 울산항의 위험물 취급부두 중 환경외력에 취약한 4개 부두를 선정하여 계류안전성 평가를 진행하였다. 더불어 계류안전성 평가와 국내외 기준 및 자체안전관리계획서를 취합하여 울산항 위험물 취급 부두의 선박 크기별 부두 운용 기준 개선안을 제안하였다. 본 연구의 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.
(1993)은 계류시스템의 특성과 선박 동요량을 반영하여 하역가동률을 산정할 수 있는 개략식을 제안하였다. 또한 계류된 선박의 동요량과 하역허용동요량을 이용하여 하역가동률을 평가하였다(Ueda et al., 1994).
본 연구에서는 국내외 위험물 취급부두의 운용 현황 및 국내외 기준을 분석하여 현재 부두 운용 기준인 각 선사의 자체안전관리계획서상의 문제점을 발견하였다. 또한 자체안전관리계획서를 검증하기 위하여 울산항의 위험물 취급부두 중 환경외력에 취약한 4개 부두를 선정하여 계류안전성 평가를 진행하였다. 더불어 계류안전성 평가와 국내외 기준 및 자체안전관리계획서를 취합하여 울산항 위험물 취급 부두의 선박 크기별 부두 운용 기준 개선안을 제안하였다.
계류안전성 평가에 이용된 바람, 파랑, 조류 등의 환경조건은 대상 부두의 위치에서 최대 외력이 미치는 조건으로 설정하였다. 바람은 전방위에 대하여 5도 간격으로 하역한계풍속을 고려하여 26 m/s(50 knots)까지 평가를 실시하였다. 파랑은 하역한계파고 등을 고려하여 2.
본 연구는 국내 최대 액체화물 취급항만인 울산항을 선정하여 부두 운용 현황을 분석하고, 환경외력에 취약한 4개 부두의 계류안전성평가를 수행하여, 울산항 위험물 취급부두의 선박 크기별 하역중단 및 긴급이안기준을 제시하였다.
선박의 크기는 ① SK1,2,4,5부두, 가스부두, 용잠부두 등에 접안하는 10,000톤 이하의 탱커선 및 가스선, ② OTK부두, UTT부두, S-Oil부두, 정일부두 등에 접안하는 10,000~50,000톤 사이의 탱커선, ③ SK3,6부두, 유화1부두, 현대터미널부두 등에 접안하는 50,000~100,000톤 사이의 탱커선, ④ SK7,8부두, S-Oil2부두에 접안하는 100,000톤 이상의 탱커선으로 분류하였다.
울산항 위험물 취급부두에 접안한 8,500톤급, 15,000톤급, 50,000톤급, 120,000톤급 선박의 계류안전성 검토를 위하여 부두 특성, 선박 제원을 입력하고 실제 선박의 배치와 유사하게 계류 모델링을 실시하여 계류안전성평가를 수행하였다. 그 중 하역중단기준 분석을 위한 15,000톤급 선박의 6자유운동에 따른 동요량은 Fig 2와 같다.
이에 따라 본 연구는 울산항 위험물 취급 회사의 자체안전관리계획서, 국내외 기준, 기 수행된 계류안전성평가, 본 계류안전성평가 결과 등을 종합적으로 분석하고, 울산항 위험물 취급 부두에 접안한 선박의 특성, 동요량 및 부두시스템의 안전성을 고려하여, 선박 크기별 부두 운용 기준 개선안을 제시하였다.
이에 따라 본 연구에서는 울산항 위험물 취급 부두 중 비교적 환경 외력 조건에 취약한 것으로 확인되는 4개 부두를 선정하여 선체와 안벽 그리고 계류 로프로 이루어진 하나의 계류시스템에 파랑, 바람, 조류, 선형 및 초기장력 등 외력조건을 가하여 해석하였다.
이에 따라 울산항의 위험물 취급 부두의 하역중단기준 및 긴급이안기준을 설정하기 위하여 울산항의 부두 운용 기준으로 14개의 울산항 위험물 취급 회사의 자체안전관리계획서를 분석하고, 유사항만의 부두 운용 기준과 항만 및 어항 설계기준, PIANC 기준을 검토하였다.
바람은 전방위에 대하여 5도 간격으로 하역한계풍속을 고려하여 26 m/s(50 knots)까지 평가를 실시하였다. 파랑은 하역한계파고 등을 고려하여 2.0 m까지 검토하였으며, 조류는 항내 조류도를 반영하여 1.0 knots까지 고려하였다.
국내 무역항의 하역중단기준은 항만 및 어항설계기준의 선종별 하역허용동요량에 의해 결정되며, 이는 Table 2와 같이 PIANC 기준과 동일하다. 하역허용동요량은 외력에 의한 선체동요로 인해 대상 선박의 통상적인 하역작업이 가능한 범위 내에 있는지를 평가하기 위한 것으로 선체의 6자유도 운동(Surge, Sway, Heave, Roll, Pitch, Yaw) 통계량을 기초로 하여 검토한다.

대상 데이터

계류안전성 평가 대상 부두로는 선박 접이안 현황조사 결과에 따라 울산 본항 초입에 위치하여 조류 및 파고의 영향이 큰 SK 3부두, 가스부두와 온산항 항내에서 비교적 환경외력의 영향을 많이 받는 S-Oil 2부두를 선정하였으며, 각 부두의 위치와 상세조건은 Table 5, Fig. 1과 같다.
또한 평가 대상 선박은 각 부두별로 접안 가능한 최대 선박 크기인 8,500톤, 15,000톤, 50,000톤 및 120,000톤급 가스선 및 탱커선을 선정하였다.

이론/모형

긴급이안기준 분석을 위하여 선박 크기별로 각 계류시스템에 미치는 장력과 하중을 분석하였다. 각 선박의 계류삭 허용 장력은 OCIMF의 권고사항을 고려하여 최소파단하중의 55 %를 기준으로 설정하였다.
계류안전성 해석은 TTI(Tension Technology International)사의 OPTIMOOR SW(Ver. 6.2.6, 2013.01.15 Update) 최신 Version을 이용하여 수행하였다. OPTI-MOOR는 선형 해석으로 타 계류안전성 해석프로그램에 비하여 단순하나 정확한 모델링으로 적용시 연구논문에 활용도가 높아 국내 해상교통안전진단의 계류안전성평가에 대표적으로 사용되고 있는 해석프로그램이다.

성능/효과

(1) 울산항의 위험물 취급 부두를 운영하는 14개 회사의 자체안전관리계획서상의 부두 운용 기준을 검토한 결과, 동일 크기의 선박임에도 불구하고 각 선사마다 다른 기준이 적용되어 형평성에 부합하지 않으며 업체간 유사성 및 효용성의 문제가 발견되고 있는 실정임을 확인하였다.
(2) 환경 외력에 취약한 4개 부두를 선정하여 선박 크기별로 계류안전성평가를 수행한 결과, 10,000톤 이하의 선박과 10,000~50,000톤의 선박은 풍압면적이 작고 풍속의 영향을 적게 받고 있으므로 부두 운용 기준을 PIANC 기준에 가깝게 제안하였다.
(3) 50,000~100,000톤의 선박은 비교적 풍압면적이 크므로 풍속의 영향을 많이 받고 선박특성상 소형선에 비하여 파고에 따른 동요량이 비교적 작은 특성을 보이며, 100,000톤 이상의 선박은 풍압면적이 크므로 풍속의 영향을 많이 받아 풍속변화에 따른 계류시스템의 허용하중변화가 급격히 커지며 선박특성상 파고에 따른 동요량이 비교적 작으므로 부두 운용 기준을 국내외 기준 및 자체안전관리계획서의 기준과 절충하여 제안하였다.
15,000톤급 선박의 선체동요량값은 파고에 상관없이 26 m/s의 풍속에서 Surge값은 허용동요량을 초과하는 것으로 나타났으며, 동일 풍속에서 파고가 높아질수록 Sway값이 증가하나 허용동요량을 초과하지 않는 것으로 분석되었다. 또한 Table 7은 파고 2.
풍속 26 m/s에서는 15,000톤급을 제외한 모든 크기의 선박에서 계류시스템의 허용하중을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 선박 크기가 클수록 풍압면적이 크므로 풍속이 증가함에 따라 각 계류시스템의 허용하중을 초과하는 범위가 큰 것으로 분석되었다.
Table 8은 선박 크기별로 풍속에 따른 계류시스템의 최대하중을 나타낸 표이다. 풍속 26 m/s에서는 15,000톤급을 제외한 모든 크기의 선박에서 계류시스템의 허용하중을 초과하는 것으로 나타났다. 또한 선박 크기가 클수록 풍압면적이 크므로 풍속이 증가함에 따라 각 계류시스템의 허용하중을 초과하는 범위가 큰 것으로 분석되었다.
풍속 기준은 풍랑주의보, 풍랑경보, PIANC 기준과 계류안전성평가결과를 종합하여 선박 크기별로 14~21 m/s로 결정하였다. 단, 풍랑주의보 기준인 14 m/s 미만의 풍속이라 할지라도 선박 동요량이 증가할 때에는 본선에서 계류삭을 추가로 배치하여 계류안전성을 충분히 확보한 후 하역을 진행하여야 할 것이다.

후속연구

본 연구 결과는 추후에 개발되는 부두시스템에 항만의 특성을 반영하고 이용 선박의 크기별로 하역중단 및 긴급이안환경 기준을 충족할 수 있게 설계하도록 부두 운용 기준을 개선하는데 활용될 수 있다. 이러한 규정 설립은 사용자인 선박운항자 중심의 부두 개발을 독려하고 항만 가동률을 향상시키는데 그 의의가 있다.
여기서 풍속과 파고의 조건은 각각 적용되는 것으로 동시에 충족될 때는 물론이거니와 풍속, 파고 중 하나의 조건만이라도 초과하면 하역을 중지하고 필요시 긴급히 이안해야할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	항만이 하는 역할은?	항만은 자국의 부가가치 창출을 위한 국가의 기간시설로서 육상운송과 해상운송의 연결기능을 수행하는 중계지로의 중요한 역할을 하고 있다. 특히 국내의 무역의존도가 70 %내외이며 취급하는 전체 화물 중 90 % 이상이 해운·항만을 통해 이루어지고 있다는 것을 고려하여 국가 주도의 항만개발 정책에 따른 지속적인 부두 시설 등의 확충으로 전국 항만의 확보율이 점진적으로 증가하고 있다.
	국내 항만에서의 안전관리에 관련한 실태는 어떠한가?	특히 국내의 무역의존도가 70 %내외이며 취급하는 전체 화물 중 90 % 이상이 해운·항만을 통해 이루어지고 있다는 것을 고려하여 국가 주도의 항만개발 정책에 따른 지속적인 부두 시설 등의 확충으로 전국 항만의 확보율이 점진적으로 증가하고 있다. 하지만 항만에서의 부두형태, 하역형태, 취급화물, 선박의 접안 능력별 안전관리에 대해서는 정량적 분석 및 평가가 미흡하여 항만에서의 안전관리가 체계적으로 이루어지지 못하고 있다.
	울산항의 15,000톤급 선박의 6자유운동 동요량에 대한 모델링 분석 결과는 어떠하였는가?	15,000톤급 선박의 선체동요량값은 파고에 상관없이 26 m/s의 풍속에서 Surge값은 허용동요량을 초과하는 것으로 나타났으며, 동일 풍속에서 파고가 높아질수록 Sway값이 증가하나 허용동요량을 초과하지 않는 것으로 분석되었다. 또한 Table 7은 파고 2.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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