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문제 정의
- 따라서 여객선형을 하고 있는 목포해양대학교 실습선을 대상선박으로 하여 수심이 각각 다른 지역에서 횡방향 예인실험을 실시함으로써 기존에 제시된 유압횡력계수를 이용한 유압력 이론계산 결과와 상호 비교함으로써 유압횡력계수의 타당성을 검토하고자 한다.
제안 방법
- h/d 변화에 따른 유압횡력계수를 비교하기 위하여 수심이 서로 다른 곳에서 예인실험을 실시하였고, 또한 예선의 배출류에 의한 영향을 확인하기 위하여 예인삭의 길이를 변경하여 실시하였다.
- 각종 계측값의 정확한 비교를 위하여 출항전에 실습선의 시각과 실험장치의 시각을 동일하게 설정하였으며, 정지상태인 피예인 선박을 4~6분정도 일정한 속력으로 예인하면서 저항을 계측하였다.
- 그 이후에 장력이 증가하면서 큰 폭으로 변화가 일어난 부분은 당시 약 300미터 떨어진 입항 차도선의 항주파 영향에 의해 형성된 것으로 판단되며 본 연구에서는 분석 대상에서 제외하였다(항주파가 선체 측면까지 밀려와 부딪히면서 찰랑거리는 모습을 저자가 현장에서 직접 계측치를 보면서 확인하였다).
- 접이안이나 사고선박 예인 등 선체를 횡방향으로 이동시 유압력은 h/d에 따라 상당히 달라진다. 따라서 본 연구에서는 실선실험을 통하여 h/d에 따른 유압력횡력계수를 이론식에 적용하여 평가하였다.
- 로드셀, 풍향·풍속계 및 시간 등의 데이터를 디스플레이하고 저장할 수 있도록 프로그래밍하였다.
- 로드셀은 Fig. 6에서와 같이 실습선 선수 및 선미갑판에 설치하였으며, 예인삭은 예선 예인삭으로 부두에서 이안할 때에는 30 m를 사용하였고, 정박지 부근에서는 30 m 및 60 m로 변경하여 예인을 실시하였다.
- 풍속은 실습선 풍속계를 통하여 계측되었고, 파고는 0.5 m 미만으로 영향이 상대적으로 작아 계산에서 생략하였으며, 조류는 정박지 부근에서 표류(drifting)하면서 실습선 선속계를 통하여 확인하였다.
대상 데이터
- 대상선박은 Table 3과 같이 목포해양대학교 실습선 새유달호이며, 실선실험은 새유달호의 연안항해 일정에 맞추어 2014년 3월 17일 출항시 실시되었다. 예선은 Table 4와 같이 국제1호와 국제3호가 사용되었으며, 예인삭은 예선에 설치된 직경 100 mm의 폴리프로필렌 로프(파단강도 90톤)를 사용하였다.
- 실험은 수심이 8 m인 목포해양대학교 실습선 부두 이안 조선시와 Fig. 5와 같이 수심이 15 m인 목포항 불무기도 인근 묘박지 부근에서 선수방위가 180°인 상태에서 북향인 조류에 직각방향인 동측으로 예인 실험을 실시하였으며, Table 5에서와 같이 풍향/풍속은 남풍 7 m/s, 창조류 0.7 m/s, 파고 0.5 m 미만 조건에서 실시되었다.
- 실험장치의 구성은 장력을 계측하는 로드셀 1개, 장력값을 표시 및 저장하는 노트북 1개, 로드셀과 예인삭 및 비트에 연결하는 샤클 2개 그리고 와이어 1개로 구성된다. 로드셀의 사양은 Table 2와 같이 최대 20톤까지 장력 측정이 가능하고, 샤클과 와이어의 파단강도는 40톤이다.
- 대상선박은 Table 3과 같이 목포해양대학교 실습선 새유달호이며, 실선실험은 새유달호의 연안항해 일정에 맞추어 2014년 3월 17일 출항시 실시되었다. 예선은 Table 4와 같이 국제1호와 국제3호가 사용되었으며, 예인삭은 예선에 설치된 직경 100 mm의 폴리프로필렌 로프(파단강도 90톤)를 사용하였다.
이론/모형
- 풍압력은 식(1)을 사용하였고, 풍압계수는 풍동실험을 통하여 정확한 값을 얻을 수 있으나, 여기에서는 Fujiwara가 제안한 풍압계수를 사용하였다(Fujiwara et al., 1998).
성능/효과
- 그 결과 예인과정에서 선수방위가 180°에서 200°까지 선회되면서 예인되었으며, 그로 인하여 조류의 영향을 20° 방향으로 받아 예인 시 상대 유속이 높아지는 결과를 초래하였다.
- 둘째, h/d=3.0에서의 유압횡력계수를 1.3으로 가정할 경우에는 19.9톤이고, 유압횡력계수를 1.5로 가정할 경우에는 22.7톤이다. 실측된 장력 20.
- 부두에서 이안할 때에는 부두 전면으로써 조류의 영향을 무시하였으며, 정박지에서도 조류의 방향과 직각이 되는 방향으로 예인함으로써 조류의 영향을 최소화하였다.
- 0톤으로 확인된다. 선미의 장력이 크게 계측된 것은 묘박지 부근에서의 실험에서는 선미의 국제1호가 출력이 더 강하게 작용 되었던 것으로 확인되었다. 그 결과 예인과정에서 선수방위가 180°에서 200°까지 선회되면서 예인되었으며, 그로 인하여 조류의 영향을 20° 방향으로 받아 예인 시 상대 유속이 높아지는 결과를 초래하였다.
- 셋째, 예인삭의 길이를 30 m에서 60 m로 변경하여 실시한 예인 결과 장력이 거의 유사한 패턴을 보이고 있어 예인삭을 30m이상 사용할 경우 배출류에 의한 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.
- 7톤이다. 실측된 장력 20.0톤과 비교해 볼 때 h/d가 3.0인 경우에는 유압횡력계수를 1.3으로 사용하는 것이 적합할 것으로 판단된다.
- 첫째, h/d=1.6에서의 유압횡력계수를 1.9로 사용할 경우 총 저항이 14.0톤으로 실측된 13.8톤의 장력과 거의 유사함을 알 수 있었다.
후속연구
- 유압력은 UKC가 작을 경우에는 작은 차이에도 유압력에 상당한 차이가 발생되고 유압횡력계수는 선종에 따라 다소 차이가 날 수 있기 때문에 유압횡력계수에 대한 보다 충분한 연구가 필요하다. 또한 예선의 배출류 영향은 횡방향 예인 시 예인효율을 상당히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적절한 예인삭의 길이에 대한 제시가 필요하고, 이는 사용한 추력과 피예선과의 거리에 따라 달라질 수 있으므로 추후 다양한 실험이 필요할 것으로 판단된다.
- 예선의 배출류 영향은 횡방향 예인 시 예인효율을 상당히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적절한 예인삭의 길이에 대한 제시가 필요하고, 이는 사용한 추력과 피예선과의 거리에 따라 달라질 수 있으므로 추후 다양한 실험이 필요할 것으로 판단된다.
- 유압력은 UKC가 작을 경우에는 작은 차이에도 유압력에 상당한 차이가 발생되고 유압횡력계수는 선종에 따라 다소 차이가 날 수 있기 때문에 유압횡력계수에 대한 보다 충분한 연구가 필요하다. 또한 예선의 배출류 영향은 횡방향 예인 시 예인효율을 상당히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 적절한 예인삭의 길이에 대한 제시가 필요하고, 이는 사용한 추력과 피예선과의 거리에 따라 달라질 수 있으므로 추후 다양한 실험이 필요할 것으로 판단된다.
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