[논문]선박과 교량의 충돌예방과 충돌시 손상의 감소방법에 관한 연구

윤병원; 윤점동

선박과 교량의 충돌예방과 충돌시 손상의 감소방법에 관한 연구
A Study on Avoiding Collision between a Ship and Bridge and Minimizing Damages if Unavoidable 원문보기

윤병원 (평택당진항 도선사) , 윤점동 (한국해양대학교 항해시스템공학부)

항로를 횡단하여 건설된 교량은 부근을 지나던 선박의 기관이나 조타기의 고장 또는 비상한 외력의 영향이나 인위적인 판단오류로 인하여 발생할 수 있는 선박과 교각의 충돌을 예방하고 불가피한 충돌의 경우에도 교량의 붕괴를 방지하는 대책을 마련하여야 한다. 충돌이나 간접 충격에 의하여 교량의 상판이 붕괴되는 경우 많은 인명의 손실과 교량으로 연결되는 간선도로의 장기간 폐쇄는 국가적인 재앙이 될 것이기 때문이다.

A Collapse of bridge by ship's collision to the bridge post may lead a great calamity. This paper investigates on avoiding collision between a ship and bridge by improvement of environmental factors, submitting a counter plan of reducing collision effect by triangular type of collision protecting bar and ship maneuvering skills. Putting up collision protecting bar fences of triangular type around the bridge posts would decrease the collision impact force by 75 percent.

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문제 정의

본 연구에서는 실제 현장에서 선박을 조종하는 항로 이용자의 시각에서 항로의 적합성과 최소 기준을 정리하였다. 아무리 탁월한 물리적 이론을 정리하고 시뮬레이션으로서 검증을 하였다고 하더라도 현장에서 이용자가 불안을 느끼거나 심리적으로 안정된 판단을 할 수 없다면 그 항로는 안전하다고 하기 어렵기 때문이다.

제안 방법

이 연구는 선박조종의 관행 및 심리적 안전거리 등 실제 조종을 하는 실무자의 시각을 정리하였으며 둘째, 교각의 시인성 증진을 위한 표지와 등화의 설치 및 점등방법 등의 환경 여건 개선 셋째, 불가피한 선박 충돌의 경우 손상을 최소화하는 충격 흡수구조물의 모양과 배치 및 교각과 선박의 손상이 최소가 되도록 하는 선박조종방법으로 구분하였다.

성능/효과

1. 왕복 항로를 가로질러서 건설하는 교량의 교각폭은 유체역학적으로 2L 정도이면 가능하나 심리적 안전거리 확보와 교량 붕괴사고의 심각성을 감안하여 31, +辨+@로 확보를 할 필요가 있다.
2. 교각의 전후에 건설하는 충돌방지공은 1차 충돌방지공의 형상이 삼각형인 2중 충돌방지공이 효과적이고 선박이 교각 면에 직각으로 충돌하여 발생시키는 파괴에너지의 75%를 줄일 수 있다. 탄성충돌을 유도하여 선박이 교량을 안전하게 통과하게 하는 2차효과도 있으며 간접적으로는 건설장소의 면적과 비용 또한 줄일 수 있다.
3. 교량부근에서의 선속제한은 통상선박의 Dead slow ahead에 해당하는 4-6노트에 감속중의 잔여타력 2-3노트를 감안하여 8-9노트 이내로 함이 합리적이며 이러한 속력에 대응하는 충돌방지공을 마련하여야 한다.
4. 교각은 배경광과 약시정에도 시인성이 유지될 수 있도록 다양한 방법의 시인성을 확보하여야 한다. 교각조명등과 충돌방지 공의 선단에 접현등을 설치하고 교각부근에서 외력이 선박에 주는 영향력을 실시간 측정할 수 있도록 양쪽 교각의 전후에 등대와 중시등화를 설치하여야 한다.
5. 선박이 전진타력을 가지고 진행할 때 선미예선의 효과가 선수예선보다 크므로 교각의 부근에서 긴급한 상황이 발생하여 예선을 이용할 때는 선미예선을 적극적으로 이용하는 조선기법을 활용하여야 한다.
그런데 삼각형 방지공을 세웠을 때는 방지공에 걸리는 에너지는 E=T—=7, 875 ton ・m이다. 그러므로 방지공으로 인한 파괴에너지는 7875^32, 143 = 0.25 즉, 75%가 감소되었다.
또한 본 연구에서는 대형 교량의 교각주위에 설치하는 충격 흡수용 충돌 방지공의 개선안을 제안하고 충돌 시 충돌방지 공의 형상에 의하여 중돌선박이 발산하는 에너지 분산을 계산하였으며 형상이 개선돤 충돌방지공은 교각과 선박의 손상방지에 효과가 큰 것을 발견하였다.
항로의 분기접합과 굴곡부가 중첩되어 확폭 요인이 있었던 인천항의 서수도 등부표 제9호와 제10호 사이의 항로는 폭이 3L+2B 정도인 1000m이었음에도 불구하고 충돌사고가 빈발하여 이 부분 항로의 폭을 1600m로 확장한 후에는 잦았던 사고가 없어지는 것을 경험하였으며 교차와 굴곡부가 중첩되는 인천항 동수도 제5호 등부표 부근의 속칭 “영홍뿌리” 부근 항로는 기존 1000m 폭을 1900m로 확장한 후에 선박간의 항법 관계가 무난하여 지는 것을 경험한 실례가 있다.

후속연구

항로를 가로질러서 건설되는 교량은 교량하부를 통과하는 선박의 기관이나 타기의 고장, 강한 배경광이나 불시에 형성되는 안개로 인한 시인성 불량 비상한 외력 또는 인위적인 판단의 착오에 의하여 선박과 충돌 붕괴될 위험이 상존하고 있는 만큼 이러한 충돌을 예방하고 만일의 충돌 경우에도 교량이 보호돨 수 있는 연구와 대책이 필요하다. 어떠한 경우의 사고라도 교각 사이의 좁은 항로를 항주하는 선박을 순간적으로 항로에서 이탈케 하여 돌이킬 수 없는 상황으로 갈 수가 있기 때문이다.

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