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문제 정의
- 그럼에도 불구하고 어선을 대상으로 개발된 경험식은 없기 때문에 상선을 대상으로 개발된 경험식을 아무런 보정 없이 그대로 적용하고 있는 실정이다. 이러한 관점에서 수행한 이 연구는 상선을 대상으로 개발된 경험식을 어선 선형을 가진 Model ship에 적용하여 유효성을 검증하였고, 천수역에서의 조종성능 특성을 분석한 것에 의의가 있다.
제안 방법
- (1990a) 경험식을 이용하여 심수역에서 Model ship의 조종성능 추정이 대략적으로 가능한 것으로 판단하였다. 따라서 도출하였던 Model ship의 심수역에서의 조종 유체력 미계수 값을 천수역에서의 선박 조종성능 추정 근사식인 Kijima et al. (1990b; 2004) 경험식에 대입하여 심도비(H/d 6.0, 1.5, 1.2)를 달리한 조건에서 조종 유체력 미계수 값을 또다시 도출하였다.
- 셋째, 도출한 Model ship의 천수역에서의 조종 유체력 미계수 값을 이용하여 각 조건에서의 침로 안정성 여부를 정량적으로 판별하였고, ± 35° 타각에서의 선회 운동 시뮬레이션을 수행하여 심도비에 따라 변화하는 조종성능 특성을 분석하였다.
- 여기서, 타각 변화에 따라 달라지는 조종 유체력 미계수 값 계산은 수식 계산에 특화되어 있는 포트란 프로그램을 사용하였다(Fig. 2). 또한, 시뮬레이션 수행 당시의 조건은 설계상 만재흘수 4.
- 이러한 의미에서 저자들은 조선소 설계 실무에서 널리 쓰이는 Kijima et al. (1990a; 1990b; 2004) 경험식을 어선 선형인 T/S 새바다호에 적용하여 심수역에서의 유효성 유무를 확인하였고, 천수역에서의 선회운동을 추정하여 수심 대 선박 흘수와의 비(심도비, H/d)에 따른 선회운동 특성 변화를 정량적으로 분석하였다. 단, H/')">d> 3.
- (1990a) 경험식에 대입하여 심수역에서의 조종 유체력 미계수 값을 도출하였고, 그 값을 이용하여 ± 35° 타각에서의 선회운동 시뮬레이션을 수행하였다. 이후 시뮬레이션 수행 결과를 Model ship의 실선 시운전 당시의 선회운동시험 결과와 정량적으로 비교하여 상선을 대상으로 개발된 경험식을 어선 선형에 적용함에 있어서 유효성을 검증하였다.
- 첫째, Model ship의 설계상 제원, 프로펠러 단독시험 등의 결과 값을 식 (7)에 기술한 Kijima et al. (1990a) 경험식에 대입하여 심수역에서의 조종 유체력 미계수 값을 도출하였고, 그 값을 이용하여 ± 35° 타각에서의 선회운동 시뮬레이션을 수행하였다.
대상 데이터
- 대상선박은 경상대학교 소속의 어업실습선 새바다호(이하 Model ship이라 한다)이며, 길이 60.6 m (LPP),폭 12.3 m (mld), 설계흘수 4.5 m의 선미식 트롤어선이다(Table 1, Fig. 1). Model ship의 선정 이유는 연구에 필요한 설계상 제원, 저항, 자항 시험 결과를 비롯한 실선 시운전 시험 자료 확보가 가능하였고, 트롤어선의 선형을 가지고 있기 때문이다.
성능/효과
- Kijima et al. (1990a) 경험식에서 도출한 Model ship의 조종 유체력 미계수(심수역) 값을 이용하여 수행한 선회운동 시뮬레이션 결과와 실선 시운전 시험 결과 모두 IMO 조종성능 기준에 충족하였으며(Table 2), ±35ºturn 비교 결과, -35º turn에서 Model ship의 정상 선회반경 결과 값이 실선보다 0.42 L 작게 나타나는 차이를 보이는 것 이외에는 전반적으로 유사한 경향을 나타냈다(Fig. 5).
- 둘째, 유효성 검증 결과, 저자들은 Kijima et al. (1990a) 경험식을 이용하여 심수역에서 Model ship의 조종성능 추정이 대략적으로 가능한 것으로 판단하였다. 따라서 도출하였던 Model ship의 심수역에서의 조종 유체력 미계수 값을 천수역에서의 선박 조종성능 추정 근사식인 Kijima et al.
- 해양안전심판원 통계에 따르면 최근 4년간 국내에서의 선박 해양사고 발생 척수는 어선이 비어선(상선 포함, 수상레저기구 제외)에 비해 월등히 많았다. 먼저, 충돌사고의 경우, 총 1,637척 중에서 어선이 1,013척으로비어선 624척을 모두 합친 것보다 평균 36.4% (2013년도 24.6% [50척], 2014년도 26.1% [57척], 2015년도 49.7% [158척], 2016년 45.3% [124척]) 많았으며, 좌초사고 또한 총 421척 중에서 어선이 306척으로 비어선 115척 보다 평균 57.6% (2013년도 17% [9척], 2014년도 68% [51척], 2015년도 69.2% [45척], 2016년 71.6% [86척]) 많았다(KMST, 2013~2016). 비록 이 기간 동안 등록된 어선의 척수(평균 68,475척)가 비 어선의 척수(평균 9,282척)를 모두 합친 것보다 평균 7배(KMST,2013~2016) 정도 많았던 점을 감안하더라도, 발생 척수의 절대적 수치로 보았을 때 향후 어선의 해양사고 발생 예방을 위한 추가적인 연구가 필요하다.
- 심도비를 달리하여 도출한 조종 유체력 미계수 값을 이용하여 해당 심도비에서의 침로 안정성을 판별한 결과, H/d 6.0부터 1.5까지는 침로 안정성 판별 지수 ‘C’의 값이 음(-)을 나타내며 침로가 불안정하고 H/d 1.2에서는 침로가 안정한 것으로 판별되었다(Table 4).
- 연구 결과, Model ship은 H/d 1.5 직후 Advance는 미미하게 증가하였으나, Tactical diameter는 급격히 증가하는 경향을 보였다. 이는 항내와 같은 얕고 좁은 천수역에서 충돌 회피를 위한 동작을 실시할 경우, 상대선박과의 거리도 중요하지만 충분한 선회공간 확보가 더욱 중요하다고 볼 수 있다.
후속연구
- 따라서 경험식을 이용하여 어선의 조종성능을 추정함에 있어서 정도를 높이 기 위해서는 어선 선형의 제원 파라메터가 경험식에 포함되어야 할 것이며, 이 파라메터는 향후 어선 선형의 제원 특성을 분석하는 연구를 통하여 도출하고자한다.
- 특히, 선박에 의해 발생하는 해양사고를 해양오염의 관점이 아닌 인명피해의 관점에서 본다면 어선 역시 설계단계에서부터 조종성능을 추정하는 연구와 방법은 필요하다. 또한, 천수역에서의 어선 선회운동 특성을 추정하는 연구는 입ㆍ출항과 연안항해가 잦은 어선의 안전운항의 지표가 될 수 있기 때문에 더욱 활발하게 이루어져야 할 것이다.
- 6% [86척]) 많았다(KMST, 2013~2016). 비록 이 기간 동안 등록된 어선의 척수(평균 68,475척)가 비 어선의 척수(평균 9,282척)를 모두 합친 것보다 평균 7배(KMST,2013~2016) 정도 많았던 점을 감안하더라도, 발생 척수의 절대적 수치로 보았을 때 향후 어선의 해양사고 발생 예방을 위한 추가적인 연구가 필요하다.
- 이는 항내와 같은 얕고 좁은 천수역에서 충돌 회피를 위한 동작을 실시할 경우, 상대선박과의 거리도 중요하지만 충분한 선회공간 확보가 더욱 중요하다고 볼 수 있다. 이러한 결과는 향후 Model ship과 유사한 제원 특성을 가진 어선을 운항함에 있어서 좋은 참고 자료가 될 것이다.
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