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제501 오룡호 침몰사고 원인분석을 위한 선박 복원성 계산
Ship Stability Calculation for Cause Analysis of No. 501 Oryong Sinking Accident 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.42 no.6, 2018년, pp.459 - 468  

이재석 (해양안전기술) ,  정영구 (한국시뮬레이션기술) ,  김지훈 (선박안전기술공단) ,  박지훈 (한국해양대학교 대학원 조선해양시스템공학과) ,  이상갑 (한국해양대학교 조선해양시스템공학부)

초록
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원양어선 제501 오룡호는 황천 중인 베링해에서 조업 후 피항하던 중 개구부를 통한 침수로 인하여 침몰하였으며 많은 선원들이 사망하고 실종되었다. 본 연구에서는 사고선박 침몰사고의 진행상황 별 유동수 영향과 어획물 배치 등을 고려한 선박복원성 계산을 KST-SHIP (선박안전기술공단 선박계산시스템)을 사용하여 수행하고 사고선박의 침몰사고 시의 침수 후 선박복원성을 분석하였다. 먼저 만재출항상태 (Full Load Departure Condition)에서의 사고선박의 비손상 복원성 계산서와 KST-SHIP을 사용한 비손상 선박복원성 계산 결과를 비교하여 검증하고, 사고선박의 출항 시부터 사고 직전까지의 배수량에 따른 비손상 복원성 계산을 수행하여 비손상 복원성을 분석하였다. 또한 사고선박 침몰사고 시의 진행상황 별 침수 후 선박복원성 계산을 수행하여 침수 후 복원성도 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Deep-sea fishing vessel No. 501 Oryong was fully flooded through its openings and sank to the bottom of the Bering Sea. The tragic accident was attributed to rough sea weather after a fishing operation in the Bering Sea, and led to the death or loss of many crewmen. In this study, the ship stability...

주제어

#원양어선 제501 오룡호   #침몰사고 원인분석   #선박 복원성 계산   #선박안전기술공단 선박계산시스템   #비손상 복원성   #침수 후 복원성  

표/그림 (27)

AI 본문요약
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제안 방법

  • Case 1에서와 같이 Case 2에서도 아래와 같이 3개의 경우, Case 2-0(0° ), Case 2-2(좌현 30° ), Case 2-3(좌현 45° )에 대하여 단계적으로 어획물처리실뿐만 아니라 기관실과 어창에 해수가 유입되는 경우에 대하여 침수 후 복원성 계산을 수행하고 분석하였다.
  • KST-SHIP을 사용한 비손상 복원성 계산 결과를 검증하기 위하여 사고선박의 만재출항상태에서의 복원성 계산서와 비교하였다. Table 1은 사고선박의 복원성 계산서와 KSTSHIP을 사용하여 계산한 유체정역학적 주요 특성치를, Table 2는 사고선박의 복원성 계산서와 KST-SHIP을 사용하여 계산한 연료유 탱크 (F.
  • LS-DYNA 코드 (LSTC, 2013)의 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction, FSI) 해석기법의 고도 정밀 M&S (highly advanced Modeling & Simulation) 시스템을 사용하여 실선 (full-scale ship) 침수⋅침몰 시뮬레이션을 수행하여 거친 해상상태에서 사고선박의 어획 및 피항 시의 침몰사고의 경과 과정 및 원인을 합리적으로 재현하여 분석하였다 (Lee et al., 2017; KMST, 2016).
  • 각 시나리오에 따른 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션의 결과들을 거친 해상상태에서와 사고선박에 발생한 횡⋅종요 운동에 따른 선박의 거동과 선내에서의 해수 유입에 따른 구획별 침수과정과 유동을 동영상을 제작하여 실제와 같이 현실감 있게 구현하였다.
  • 과도한 조업활동과 기상악화로 인해 선내로 해수가 유입되고, 좌현 횡파에 의해 우현 횡경사가 발생한 경우의 Case 1에서는 아래와 같이 3개의 경우, Case 1-1(0° ), Case 1-3(우현 25° ), Case 1-4(우현 35° )에 대하여 단계적으로 어획물처리실 뿐만 아니라 기관실과 어창에도 해수가 유입되는 경우에 대하여 침수 후 복원성 계산을 수행하고 분석하였다.
  • 각 시나리오에 따른 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션의 결과들을 거친 해상상태에서와 사고선박에 발생한 횡⋅종요 운동에 따른 선박의 거동과 선내에서의 해수 유입에 따른 구획별 침수과정과 유동을 동영상을 제작하여 실제와 같이 현실감 있게 구현하였다. 또한 각 시나리오 별 선내 어획물처리실, 어창 및 기관실 등의 선내 각 구획에 유입된 해수 침수량과 침수율을 추정하였고, 해치커버와 오물배출구를 통해 유입된 해수 유입량도 분석하였다 (Lee et al., 2017).
  • 또한 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션의 시나리오 중 대표적으로 아래의 경우에 대하여 사고선박 침몰사고 시의 진행상황 별 침수 후 선박복원성 계산을 수행하여 침수 후 복원성도 분석하였다.
  • 러시아 베링해 침몰사고 지역의 기상 및 해상상태를 객관적으로 확보하기 위하여 침몰사고 지역의 시간대별 해상 시뮬레이션을 수행하여 침몰사고 당시의 파랑과 강풍 등을 분석하였고, Bretschneider & Mitsuyasu 스펙트럼과 von Karman 모델을 이용하여 유체-구조 연성 (FSI) 해석기법으로 불규칙 파랑과 강풍을 구현하였다.
  • 2013)을 사용하여 수행하고 사고선박의 침몰사고 시의 침수 후 선박복원성을 분석하였다 (MOF, 2015). 먼저 만재출항상태 (Full Load Departure Condition)에서의 사고선박의 비손상 복원성 계산서와 KST-SHIP을 사용한 비손상 선박복원성 계산 결과를 비교하여 검증하고, 사고선박의 출항 시부터 사고 직전까지의 배수량에 따른 비손상 복원성 계산을 수행하여 비손상 복원성을 분석하였다. 또한 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션의 시나리오 중 대표적으로 아래의 경우에 대하여 사고선박 침몰사고 시의 진행상황 별 침수 후 선박복원성 계산을 수행하여 침수 후 복원성도 분석하였다.
  • 본 연구에서는 제501오룡호 사고선박 침몰사고의 진행상황별 유동수 영향과 어획물 배치 등을 고려한 선박복원성 계산을 KST-SHIP (선박안전기술공단 선박계산시스템, KST,
    2013)을 사용하여 수행하고 사고선박의 침몰사고 시의 침수 후 선박복원성을 분석하였다 (MOF, 2015)    . 먼저 만재출항상태 (Full Load Departure Condition)에서의 사고선박의 비손상 복원성 계산서와 KST-SHIP을 사용한 비손상 선박복원성 계산 결과를 비교하여 검증하고, 사고선박의 출항 시부터 사고 직전까지의 배수량에 따른 비손상 복원성 계산을 수행하여 비손상 복원성을 분석하였다.
  • 사고선박 침몰사고 시의 진행상황 별로 크게 2가지 Case 1(과도한 조업활동과 기상악화로 인해 선내로 해수가 유입되고, 좌현 횡파에 의해 우현 횡경사가 발생한 경우)과 Case 2(어획물 이동과 배수 작업으로 일시적인 평형상태에서 선체를 선회하여 우현 횡파에 의해 좌현으로 급경사가 발생한 경우)의 경우에 대하여 각각 단계적으로 어획물처리실뿐만 아니라 기관실과 어창에도 해수가 유입되는 경우에 대하여 침수 후 복원성 계산을 수행하고 분석하였다. Fig.
  • 사고선박 침몰사고의 진행상황 별 시뮬레이션의 구획별 침수량을 고려하여 우현 0° , 25° , 35° , 좌현 0° , 30° , 45° 경사 시의 선박 침수 후 복원성 계산을 KST-SHIP을 사용하여 수행하고 사고선박의 침몰사고 시의 침수 후 복원성을 분석하였다.
  • 사고선박의 어획물처리실은 선박의 무게중심보다 상부에 위치하기 때문에 어획물처리실에 해수가 유입됨에 따라 침수 후 복원성은 현저히 떨어지는 경향이 있고 복원성이 악화되는 경향이 있다는 것을 유체-구조 연성 해석기법을 이용한 시뮬레이션 결과로부터 확인할 수 있었다. 시뮬레이션 결과로부터 사고당시의 해수의 구획별 침수상황에 따라 침수 후 복원성 계산 시나리오를 설정하고 계산을 수행하였다.
  • 제2장에서와 같이 7월 10일 출항 시, 8월 14일 어획 당시, 12월 1일 사고 당일 오전 및 사고 직전의 비손상 복원성 계산서의 각 중량별 및 선박 전체의 유체정역학적 특성치, 횡경사 각도에 따른 복원정 및 복원정 곡선을 구하고, Table 8에서와 같이 그들의 비손상 복원성 판정기준을 요약하였다. 7월 10일 출항 시와 8월 14일 어획 당시는 비손상 복원성 판정기준을 만족하고 있음을 알 수 있다.
  • 제501 오룡호 침몰사고의 과정을 크게 2가지 시나리오 Case 1과 Case 2로 나누고 이를 다시 각각 6개(Case 1-0a, 1-0b, 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4)와 7개(Case 2-0a, 2-0b, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)의 소 시나리오로 분류하여 실선 침수⋅침몰 시뮬레이션을 수행하였다.
  • 제501오룡호 사고선박의 만재출항상태에서의 복원성 계산서와 KST-SHIP을 사용한 비손상 복원성 계산 결과를 비교하여 검증한 후, 출항 후 배수량에 따른 비손상 복원성 계산을 통하여 사고 직전의 항해상태가 비손상 복원성 기준을 만족하는지 평가하였다. 사고선박 침몰사고의 진행상황 별 시뮬레이션의 구획별 침수량을 고려하여 우현 0° , 25° , 35° , 좌현 0° , 30° , 45° 경사 시의 선박 침수 후 복원성 계산을 KST-SHIP을 사용하여 수행하고 사고선박의 침몰사고 시의 침수 후 복원성을 분석하였다.
  • 침수 후 복원성은 침수 진행상황 별 복원성 계산을 수행하여 분석하였다. 침수 후 복원성 분석 결과도 불완전하게 밀폐된 해치커버와 오물배출구 덮개의 파손으로 인해 격심한 파도와 바람에 의한 동복원력 면적비와 동복원력 관련 기준을 만족하지 못하게 되기 때문에 횡경사 시 복원이 어려워 경사가 점차 심해지면서 해수가 지속적으로 유입되고, 여러 가지 분석을 통하여 선미부가 먼저 침수가 되어 침몰이 된 것이라고 추정이 가능하다.
  • 2014년 12월 1일 오전은 양망 작업하기 전의 배수량을, 사고 직전은 어획물을 양망하여 갑판에 적재한 배수량 상태를 의미한다. 해수유입 개구(Sea Water Inlet; SWI)를 원래 위치인 연돌 아래에서 오물배출구 덮개가 파손된 위치로 변경하여 비손상 복원성을 계산하고 원래 위치인 연돌 아래인 경우와 비교 검토하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
원양어선 제501 오룡호의 제원은? 2014년 12월 1일 17:06경 (현지시각), 북태평양 러시아 베링 해에서 조업 중이던 Fig. 1의 원양어선 제501 오룡호 (총톤수 1,753톤, 길이 76.17m, 너비 13.00m, 깊이 8.40m, 1978년 1월 1일 건조)가 기상악화로 어획물처리실 (processing & working space), 어창 (fish hold) 등에 다량의 해수가 유입되어 Fig. 2에서와 같이 수심 약 117m의 북위 61도 54분 36초, 서경 177도 09분 00초의 위치에서 침몰되어 많은 승무원이 사망 및 실종되었다.
어획물처리실에만 해수가 유입됐을 경우 선박의 예상 거동은? 우현이나 좌현 측으로 선체가 횡경사 함에 따라 어획물처리실로 다량의 해수가 유입되고 또한 무게중심보다 낮은 기관실과 어창으로도 해수가 다량 유입됨에 따라 이미 선미 트림된 사고선박의 선미흘수가 더욱 증가되면서 선미는 수면 아래로 동시에 침하하였다. 무게중심보다 상부에 위치한 어획물처리실에만 해수가 유입되었다면 선미부의 선미트림이나 선미부의 수면 아래로의 침하가 그렇게 크게 증가하지는 않았을 것으로 사료되고 횡경사가 전진됨에 따라 선박의 복원성은 훨씬 더 빨리 악화되었을 것으로 사료된다. 사고선박의 경우 횡경사가 크게 진행되어도 선미부가 수면 아래로 침수되면서 기관실과 어창에 유입된 다량의 해수로 인하여 무게중심이 다소 아래로 내려가므로 일반적인 복원성 부족으로 인한 전복에 의한 침몰사고라기 보다는 선미의 침수가 병행한 대각도의 횡경사로 이어진 전복으로 침몰되었다는 것을 본 수치 시뮬레이션의 거동으로 확인할 수 있었다.
비손상 복원성 분석결과 추정가능한 침몰에 이르기까지의 과정은? 비손상 복원성 분석결과 오물배출구 덮개가 파손됨으로써 해수유입각이 크게 감소하고, 격심한 파도와 바람에 의해 선박이 횡경사하면서 낮아진 해수유입각으로 유입된 해수로 인해 경사 후 복원되어지는 에너지가 줄어들어 쉽게 복원되지 못함을 보여주고 있다. 이것은 격심한 파도와 바람에 따른 횡경사로 불완전 폐쇄된 해치커버와 오물배출구를 통해 지속적인 해수유입이 가능하여 어획물처리실이 침수, 어창과 기관실까지 해수가 전파되어 침몰에 이르는 것으로 추정이 가능하다.
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