여객선과 실습선은 많은 인원이 승선한다는 점에서 서로 공통적인 특성을 갖고 있다. 이러한 이유로 여객선형 선박의 안전한 운항이 대단히 중요하다. 정상적인 항해 중, 선박은 다양한 형태의 타각을 사용하여 변침하고, 위험 물표와의 충돌 회피를 위해 선회하기도 한다. 선박이 선회하면 횡경사가 발생하고, 운항 당시 여건이 불리할 경우 위험횡경사가 발생하거나 전복사고로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 여객선과 유사한 두 척의 실습선을 대상으로 실선 선회 실험을 통해 횡경사를 계측하였고, 이를 선회 중 횡경사 이론식과 비교분석하였다. 그 결과, IMO복원성 성능기준에 제시된 선회 중 횡경사 계산식을 이용한 최대횡경사 예측의 한계점을 확인하였다. 또한, 선회 중 횡경사 이론식에 전타 당시 선속을 반영하고, 계산된 결과값에 우 선회시 1.4배, 좌 선회시 1.1배를 적용하면 최대횡경사 예측이 가능함을 확인하였다. 본 연구는 선회 중 위험횡경사 예방에 관한 안전운항기준을 마련하는데 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.
여객선과 실습선은 많은 인원이 승선한다는 점에서 서로 공통적인 특성을 갖고 있다. 이러한 이유로 여객선형 선박의 안전한 운항이 대단히 중요하다. 정상적인 항해 중, 선박은 다양한 형태의 타각을 사용하여 변침하고, 위험 물표와의 충돌 회피를 위해 선회하기도 한다. 선박이 선회하면 횡경사가 발생하고, 운항 당시 여건이 불리할 경우 위험횡경사가 발생하거나 전복사고로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 여객선과 유사한 두 척의 실습선을 대상으로 실선 선회 실험을 통해 횡경사를 계측하였고, 이를 선회 중 횡경사 이론식과 비교분석하였다. 그 결과, IMO 복원성 성능기준에 제시된 선회 중 횡경사 계산식을 이용한 최대횡경사 예측의 한계점을 확인하였다. 또한, 선회 중 횡경사 이론식에 전타 당시 선속을 반영하고, 계산된 결과값에 우 선회시 1.4배, 좌 선회시 1.1배를 적용하면 최대횡경사 예측이 가능함을 확인하였다. 본 연구는 선회 중 위험횡경사 예방에 관한 안전운항기준을 마련하는데 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.
Passenger ships and training ships have a common feature in that they serve many passengers. Thus, safe navigation is very important. During normal sailing, a ship may turn using various types of steering, including maneuvers to avoid collisions with dangerous target. When a ship turns, a heeling an...
Passenger ships and training ships have a common feature in that they serve many passengers. Thus, safe navigation is very important. During normal sailing, a ship may turn using various types of steering, including maneuvers to avoid collisions with dangerous target. When a ship turns, a heeling angle occurs. If trouble arises during sailing, a dangerous heeling angle may result or a capsizing accident. In this study, the heeling angle during turning was measured through experimentation with two training ships similar to passenger ships. These findings were compared with theoretical formulas for heeling angle when turning. We confirmed that the limit of the maximum heeling angle estimation using heeling angle formula when turning presented in IMO stability criteria. In addition, it was confirmed that the maximum estimated heeling angle can be reached by applying the result calculated in the theoretical formula 1.4 times when turning right and 1.1 times when turning left to reflect sailing speed when of rudder hard over. It is expected that this study will provide basis data for establishing safe operation standards for the prevention of dangerous heeling angles when turning.
Passenger ships and training ships have a common feature in that they serve many passengers. Thus, safe navigation is very important. During normal sailing, a ship may turn using various types of steering, including maneuvers to avoid collisions with dangerous target. When a ship turns, a heeling angle occurs. If trouble arises during sailing, a dangerous heeling angle may result or a capsizing accident. In this study, the heeling angle during turning was measured through experimentation with two training ships similar to passenger ships. These findings were compared with theoretical formulas for heeling angle when turning. We confirmed that the limit of the maximum heeling angle estimation using heeling angle formula when turning presented in IMO stability criteria. In addition, it was confirmed that the maximum estimated heeling angle can be reached by applying the result calculated in the theoretical formula 1.4 times when turning right and 1.1 times when turning left to reflect sailing speed when of rudder hard over. It is expected that this study will provide basis data for establishing safe operation standards for the prevention of dangerous heeling angles when turning.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 여객선과 유사한 선형을 갖고 있는 실습선 한우리호와 한바다호를 대상으로 실선 선회 실험을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 선회 중 횡경사 이론식의 계산 결과와 비교분석하고자 한다. 이를 통해 IMO 복원성 성능기준에 제시된 선회 중 횡경사 계산식에 대한 한계점을 확인하고, 선박이 선회 중 발생할 수 있는 위험횡경사 예측방안을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 여객선과 유사한 선형을 갖고 있는 실습선 한우리호와 한바다호를 대상으로 실선 선회 실험을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 선회 중 횡경사 이론식의 계산 결과와 비교분석하고자 한다. 이를 통해 IMO 복원성 성능기준에 제시된 선회 중 횡경사 계산식에 대한 한계점을 확인하고, 선박이 선회 중 발생할 수 있는 위험횡경사 예측방안을 제시하고자 한다.
제안 방법
실선 실험 당시 측정된 횡경사를 바탕으로 선회 중 횡경사 이론식 결과값을 비교분석하였다. 그 결과를 바탕으로 최대횡경사 예측 시 기존의 선회 중 횡경사 이론식 적용의 한계점을 확인하였고, 최대횡경사 예측 방법을 제안하였다. 본 연구의 결과를 요약 정리하면 다음과 같다.
(4) 선박의 선회 중 최대횡경사를 예측하기 위해서는 타 사용 시점의 선속과 선회반경을 고려하여 정상 선회 중 외방경사 이론식, 편각을 고려한 외방경사 이론식, IMO 선회 중 횡경사 변형 계산식으로 계산된 값 중 큰 값을 사용해야 한다. 그리고 그 값에 우 선회시 1.4배(범위 1.1 ~1.4배 중 큰 값), 좌 선회시 1.1배(범위 0.8 ~ 1.1배 중 큰 값)의 적용을 제안한다.
횡경사 측정은 선교에 비치된 아날로그 형태의 경사계(Heeling clinometer)와 추가로 설치된 추에 줄을 연결한 진자(Pendulum)를 사용하였다. 또한, 타각 지시 후 정상 선회경을 그리는 시점을 기준으로 그 이전에는 약 12초 주기로, 그 이후에는 약 18초 주기로 관측하여 수기로 기록하였다. 당시 선박 및 해상 상태는 Table 3과 같다.
실선 실험에 의해 측정된 최대횡경사를 기준으로 전타 당시 선속과 정상 선회 중 선속을 비교분석하였다. 실험에서 측정된 최대횡경사를 충족하기 위해서는 전타 당시 선속을 적용한 식(2)와 식(3)의 계산 결과값에 1.
실험을 위해 항해전진전속상태에서 우·좌현 타각 35°를 지시하였을 때의 선회 중 횡경사를 측정하였다.
여객선의 선회 중 횡경사를 추정하기 위하여 여객선과 유사한 선형을 갖은 실습선 두 척으로 실선 실험을 수행하였다. 실선 실험 당시 측정된 횡경사를 바탕으로 선회 중 횡경사 이론식 결과값을 비교분석하였다.
한우리호 실험에서 측정된 횡경사와 선회 중 횡경사 이론식 계산 결과를 비교분석하기 위한 자료는 Table 6과 같다. 편각은 선박의 선수방향(Heading)과 대지침로(Course over ground)의 차로 선회 중 측정된 편각을 평균하여 계산하였다.
2015년 11월 30일, 한바다호는 부산 남항 부근에서 실험을 위해 전진전속상태에서 우·좌현 타각 35°를 지시하였을 때의 선회 중 횡경사의 변화를 측정하였다. 횡경사 계측은 선교에 설치된 디지털 경사계(EI-1 Electronic Inclinometer)를 사용하였으며, 5초 간격으로 데이터가 자동기록 되었다. 당시 선박 및 해상 상태는 Table 5와 같다.
실험을 위해 항해전진전속상태에서 우·좌현 타각 35°를 지시하였을 때의 선회 중 횡경사를 측정하였다. 횡경사 측정은 선교에 비치된 아날로그 형태의 경사계(Heeling clinometer)와 추가로 설치된 추에 줄을 연결한 진자(Pendulum)를 사용하였다. 또한, 타각 지시 후 정상 선회경을 그리는 시점을 기준으로 그 이전에는 약 12초 주기로, 그 이후에는 약 18초 주기로 관측하여 수기로 기록하였다.
대상 데이터
2014년 6월 6일 한우리호는 남해안 갈도 부근에서 실선실험을 수행하였다. 실험을 위해 항해전진전속상태에서 우·좌현 타각 35°를 지시하였을 때의 선회 중 횡경사를 측정하였다.
2015년 11월 30일, 한바다호는 부산 남항 부근에서 실험을 위해 전진전속상태에서 우·좌현 타각 35°를 지시하였을 때의 선회 중 횡경사의 변화를 측정하였다.
데이터처리
여객선의 선회 중 횡경사를 추정하기 위하여 여객선과 유사한 선형을 갖은 실습선 두 척으로 실선 실험을 수행하였다. 실선 실험 당시 측정된 횡경사를 바탕으로 선회 중 횡경사 이론식 결과값을 비교분석하였다. 그 결과를 바탕으로 최대횡경사 예측 시 기존의 선회 중 횡경사 이론식 적용의 한계점을 확인하였고, 최대횡경사 예측 방법을 제안하였다.
성능/효과
(2) IMO 선회 중 횡경사 계산식의 선회성 계수는 선회경에 선박길이 10배가 반영되어 있다. 따라서 계산값은 실제 최대횡경사보다 작게 나타날 수 있음을 확인하였다.
(3) 선회반경과 선박 길이의 2.5배의 비가 1에 가까운 선박일수록 IMO 선회 중 횡경사 변형 계산식으로 최대횡경사 예측이 가능함을 확인하였다.
(1) 선회 중 횡경사 이론식에서 선속은 정상 선회 중 선속을 의미한다. 그러나 본 연구를 통하여 선회 중 최대횡경사를 예측할 때에는 정상 선회 중 선속보다는 전타 당시의 선속을 적용하는 것이 더 정확한 예측이 가능함을 확인하였다.
3배가 필요한 것으로 나타났다. 두 선박간의 적용 배율의 차이를 비교하면 전타 당시 선속의 적용 배율이 정상 선회 중 선속보다 작게 나타났다.
선속에 따른 두 선박의 최대횡경사를 충족하는 적용 배율을 비교분석한 결과 전타 당시 선속은 한우리호는 1.1 ~ 1.2배, 한바다호는 0.8 ~ 1.4배가 필요한 것으로 나타났다. 정상 선회 중 선속은 한우리호는 5.
6 m)보다 크게 나타났다. 실험결과와 시운전시험 결과로 나타났듯이 두 선박의 선회반경은 우 선회가 좌선회보다 큰 특성을 갖고 있음을 확인하였다. 이는 최대횡경사 충족을 위한 선회 중 횡경사 이론식 계산 결과값의 적용 배율에도 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
항해전진전속상태에서 우·좌현 35°로 전타를 사용하여도 IMO 복원성 성능기준 선회 중 횡경사각 10° 미만에 비추어 볼 때 기준을 충족하고 있음을 확인하였다.
후속연구
본 연구 결과가 선박의 특성을 고려하여 선회 중 위험횡경사를 예방하기 위한 안전운항기준을 마련하는데 기초 자료로 활용될 수 있기를 기대한다. 또한, 향후 선회 중 선속의 변화가 선회반경에 미치는 영향, 선회 중 각속도가 선회 반경에 미치는 영향 등의 선회 중 횡경사 이론식의 변수에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
본 연구 결과가 선박의 특성을 고려하여 선회 중 위험횡경사를 예방하기 위한 안전운항기준을 마련하는데 기초 자료로 활용될 수 있기를 기대한다. 또한, 향후 선회 중 선속의 변화가 선회반경에 미치는 영향, 선회 중 각속도가 선회 반경에 미치는 영향 등의 선회 중 횡경사 이론식의 변수에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
정상적인 항해 중, 선박이 선회하는 이유는?
이러한 이유로 여객선형 선박의 안전한 운항이 대단히 중요하다. 정상적인 항해 중, 선박은 다양한 형태의 타각을 사용하여 변침하고, 위험 물표와의 충돌 회피를 위해 선회하기도 한다. 선박이 선회하면 횡경사가 발생하고, 운항 당시 여건이 불리할 경우 위험횡경사가 발생하거나 전복사고로 이어질 수 있다.
선박이 선회 중 횡경사가 안전운항에 있어서 매우 중요한 이유는?
선박은 해상에서 다른 선박, 어망 및 기타 부유 장애물과의 충돌 회피, 그리고 항해계획에 따른 변침점 도착 시, 당시 상황과 환경에 따라 적절한 타각을 사용해야 한다. 만약 무게중심이 높은 선박이 고속으로 운항시에 부적절한 타각사용으로 선회를 지속하면 위험횡경사를 발생시키고, 충분한 복원성을 확보하지 못하면 전복사고로 이어질 수 도 있다. 이는 선박이 선회 중 횡경사가 안전운항에 있어서 매우 중요한 부분이라는 것을 의미한다.
Jung et al.(2008)의 선행연구는 어떤 한계점을 가지고 있는가?
(2008)은 실습선 한바다호의 선박조종성능 계측시스템을 이용하여 수차례 실선 실험을 수행하고, 충돌 회피를 위한 조선 방법을 제안하였다. 그러나 선회 중 횡경사는 선박의 조종성과 복원성이 밀접한 연관이 있음에도 불구하고, 선행연구는 실선 실험을 수행하지 않았거나 각각의 성능별로만 연구가 수행된 한계점을 가지고 있다.
참고문헌 (9)
IMO(2008), Resolution. MSC.267(85), Adoption of the International Code on Intact Stabiltiy, 2008, pp. 1-14.
Jung, C. H., H. K. Lee and G. Y. Kong(2008), A Study on the Ship's Performance of T.S HANBADA(III), The Journal of Navigation and Port Research, Vol. 32, No. 6, pp. 439-445.
Kim, J. H., Y. H. Kim and Y. S. Kim(2013), Study on Prediction and Control of Wind-Induced Heel Motion of Cruise Ship, Journal of Society of Naval Architects of Korea, Vol. 50, No. 4, pp. 206-216.
Kinzo, I.(2013), Theory and Practice of Ship Handling, 1st Edition. Sang Hak Dang, pp. 82-88.
Lee, W. J., J. H. Choi and K. H. Cho(2015), Experimental Study on Reduction of Emissions for Marine Diesel Engines with a Double Post Injection, The Journal of Korean Society of Marine Engineering, Vol. 39, No. 4, p. 419.
Rhodes, M. A.(2003), Ship Stability for Mates/Masters, 1st Edition, Seamanship International Ltd.: Scotland, pp. 219-294.
SDC(2014), IMO Sub-Committee in Ship Desing and Construction, Amendments to the Criterion for Maximum Angle of Heel in Turns of the 2008 IS Code, Sub-Committee in Ship Design and Construction, p. 2.
SDC(2015), IMO Sub-Committee in Ship Desing and Construction, Report to the Maritime Safety Committee 2nd session Agenda item 25, Sub-Committee in Ship Design and Construction, pp. 17-18.
Son, K. H. and Y. M. Kim(2003), A Study on New Mathematical Model of Ship Manoeuvring Motion Taking Coupling Effect of Roll into Consideration, The Journal of Navigation and Port Research, Vol. 27, No. 5, pp. 451-458.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.